2014年5月号

トップページ > 2014年5月号 > 楽しいエレクトロニクス工作/JA3FMP櫻井紀佳 第12回 周波数カウンターの製作 5

連載記事

楽しいエレクトロニクス工作

JA3FMP 櫻井紀佳

第12回 周波数カウンターの製作 5

前回までに50MHzまでのカウンターが完成しましたが、それ以上の周波数を測定するためのプリスケーラーを考えてみたいと思います。

高い周波数まで動作可能な1/10プリスケーラーのユニットは、通販で入手可能なものもありますが、価格が数万円もするため手が出しづらいところです。

昔は1/10のプリスケーラーのICは比較的手に入りやすかったのですが、今ではインターネット通販でも入手が難しくなりました。もしこれが手に入ればカウンターの表示を1桁ずらせて読めばいいのです。インターネットでよく見かける1/8分周器だと、そのままでは周波数を読むのが困難です。今まであったプリスケーラーの例を下記に提示しますので、もしどこかで手に入れば挑戦してみてください。

5.1 可能性のあるプリスケーラー

・11C90
昔は有名だった1/10のプリスケーラーで、使いやすく650MHzまでカウントできます。またコンパチ品も何社かのメーカーから出ていたと思います。

・MC12013
モトローラ製のICで、1/10と1/11の2モジュラスタイプで、550MHzまでカウントできます。

・95H90
このICも1/10と1/11の2モジュラスタイプで、350MHzまでカウントできます。

・HD10551
カウント周波数は250MHzまでしか使えませんが、1/10、1/11、1/20、1/21、1/40、1/41のマルチモードになっており1/10が使えます。

5.2 1/8プリスケーラーを使った一方法 その1

1/10のプリスケーラーが手に入れば一番良いのですが、インターネットでも見つけるのが難しいと思います。そこで少し邪道ですが、手に入りやすい1/8プリスケーラーを使い、なんとか高い周波数をカウントする方法を考えてみました。

やり方は1/8の後に1/5を3段重ねてカウントします。1/8 x 1/5 x 1/5 x 1/5にすると1/1,000になります。つまりMHzがkHzになり、430MHzのアマチュアバンドを430kHzに読み替えることになります。問題はkHzがHzになってしまうのでkHz以下の周波数が読めないことです。正確でなくても、大まかな周波数を知りたい時には役立つと思います。

1/8プリスケーラーなら数GHzまでカウントできるものもありますが、プリスケーラーの後に74AC390の1/5分周器を使うのであれば最高周波数の140MHzの8倍、つまり1.12GHzまでしかカウントできないことになります。


HMC363S8G 1/8プリスケーラー           HMC434 1/8プリスケーラー

5.3 1/8プリスケーラーを使った一方法 その2

周波数カウンターの本体側も変更しなければならないのですが、もう一つ少し変わった方法もあります。プリスケーラーで1/8した信号は、後のカウンターで8/10だけ測定窓を短くして測ることで同じ値になりますので、ゲートの時間を短縮する方法です。

このようにゲートの時間を短くするには基準発信部を変更して切り替えるようにします。

実際の回路としては次のようになります。

このように変更することで、周波数カウンターの前に1/8プリスケーラーをつけて周波数を一桁読み替えるだけで簡単になりますが、基準発振部の切り替えを忘れると周波数が全く違う表示になってしまいますので、測定時には注意が必要です。

これまで5回に渡って周波数カウンターの製作について書きましたが、実際に作ってみたところ意外に簡単にできたように感じられたため、是非皆さんに製作をお勧めしたいと思います。

これで周波数カウンターの製作記事を終わります。

■周波数の測定方法
周波数カウンターが完成しましたので、実際に測定する方法を考えてみます。
前回で入力部のケーブルなどの説明が抜けていました。色々な場面の測定に対応するために、入力部のBNCコネクターに1.5D2Vや3D2Vのような同軸ケーブルを配線し、同軸ケーブルの逆の端には、下の写真のようにみの虫クリップをつけておくと便利です。

下記で測定方法を紹介しますが、どの方法で行っても注意することがあります。それは入力信号の大きさです。必要以上に大きな信号を入れると入力部のアンプ等が歪み、高調波を発生してしまいますので、測定周波数が2倍とか場合によっては入力周波数と関係のない表示になったりします。一度測定して、その後1kΩ~10kΩ程度の抵抗を入力に直列に入れ、数値が変わらなければ大丈夫ですが、もし数値が半分になれば確実に歪んでいます。もし表示がパラパラして安定しないようなら、逆に入力不足です。


過大入力の歪み波形(左)と正常な波形(右)(IC16A出力)

業務用の高価な周波数カウンターは、AGC (Automatic Gain Control)をかけたりして入力範囲を拡大することで、安定にする配慮がされています。

・直接回路に接続
測定したい回路のどこかに直接接続して周波数を測定します。この場合の注意は完成させた周波数カウンターの入力部は、周波数特性を考慮するための直流をカットしていなかったため、回路を変更します。

直接測定したい回路に接続する場合、注意しなければならないのはその回路に影響を与えることです。同軸ケーブルの容量や周波数カウンターの入力インピーダンス等が影響します。自励発振器等では周波数が変わる可能性が高いので注意が必要です。

・2ターンコイル
図のようなコイルを作っておき、入力の同軸ケーブルの先につけて周波数を測定したい回路に近づけます。近づける距離によって入力レベルが変わるので最良点を探すことができます。特に測定する回路にコイルがあるとこれに結合して測定できます。

なお、この方法は周波数が低いと結合度が不足してうまく測れないことがあります。周波数的には1MHz以上が適当と思います。一般的には1ターンコイルと言われますが、1ターンより2ターンの方が作りやすいです。

・微小アンテナ
図のように、コネクターに非常に短いアンテナとなる線をつけて電界的に結合します。2ターンコイルとどちらが良いかは測定対象物によって異なるため、やってみないと分かりません。アンテナ部分があまり長いとノイズを拾いやすく短いと結合度が足りないため2~3cm程度が適当と思います。2ターンコイルと微小アンテナは作っておくと色々な場面で使用できて便利です。

・長い1ターンにする
送信機の周波数を測る場合は出力が大きいため、30cm~1mの線を1ターンにしてカウンターの入力に接続し、送信機の近くかアンテナに近づけると測定できます。送信機がSSBでは出力が変動して安定に計れませんのでFMかCWでキーを押したままにして測定する必要があります。

この場合はダミーロードを使用するか、誰も出てない周波数を確認して試験電波で行うことが必要です。1ターンのループにする理由は端を開放しているとラジオ等の強力な電波を拾いやすく誤動作しやすいからです。

楽しいエレクトロニクス工作 バックナンバー

頭の体操 詰将棋

3人娘アマチュア無線チャレンジ物語

  • 連載記事一覧
  • テクニカルコーナー一覧

お知らせ

発行元

発行元: 月刊FBニュース編集部
連絡先: info@fbnews.jp