Принципиальная схема металлоискателя на биениях изображена на рис. 2.49.
Схема состоит из следующих узлов:
♦ кварцевый генератор;
♦ измерительный генератор;
♦ синхронный детектор;
♦ триггер Шмидта;
♦ устройство индикации.
Кварцевый генератор реализован на инверторах Dl.l—D1.3. Частота генератора стабилизирована кварцевым или пьезокерамическим резонатором с резонансной частотой 32768 кГц (часовой кварц).
Цепочка R1C2 препятствует возбуждению генератора на высших гармониках. Через резистор R2 замыкается цепь ООС, через резонатор Q1 — цепь ПОС.
Генератор отличается простотой, малым потребляемым током от источника питания, надежно работает при напряжении питания 3—15 В, не содержит подстроечных элементов и чересчур высокоомных резисторов. Дополнительный счетный триггер D2.1 необходим для формирования сигнала со скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей схемы синхронного детектора.
Измерительный генератор реализован на дифференциальном каскаде на транзисторах VT1, VT2. Цепь ПОС реализована гальванически, что упрощает схему. Нагрузкой дифференциального каскада является колебательный контур L1C1.
Частота генерации зависит от резонансной частоты колебательного контура и, в некоторой степени, от режимного тока дифференциального каскада. Этот ток задается резистором R3.
Для преобразования низковольтного выходного сигнала дифференциального каскада к стандартным логическим уровням цифровых КМОП-микросхем служит каскад по схеме с общим эмиттером на транзисторе VT3.
Формирователь с триггером Шмидта на элементе D3.1 обеспечивает крутые фронты импульсов для нормальной работы последующего счетного триггера.
Дополнительный счетный триггер D2.2 необходим для формирования сигнала со скважностью, в точности равной 2, что требуется для последующей схемы синхронного детектора.
Синхронный детектор состоит из перемножителя, реализованного на элементе D4.1 «Исключающее ИЛИ» и интегрирующей цепочки R6C4. Его выходной сигнал близок по форме к пилообразному, а частота этого сигнала равна разности частот кварцевого генератора и поискового генератора.
Триггер Шмидта реализован на элементе D3.2 и формирует прямоугольные импульсы из пилообразного напряжения синхронного детектора.
Устройство индикации является просто мощным буферным инвертором, реализованным на трех оставшихся инверторах D1.4—D1.6, включенных в параллель для увеличения нагрузочной способности. Нагрузкой устройства индикации являются светодиод и пьезоизлучатель.
Катушка L1 наматывается на какой-либо оправке диаметром 160 мм, и имеет 100 витков провода ПЭВ — 0,2 мм.