Moin zusammen, ich möchte Euch mal nach Eurer Meinung bzw. Expertise Fragen: ich habe ein OCXO (Doppelofen) mit 10 MHz sowie ein GPS-Empfänger mit 10 KHz. Die 10 KHz sind ohne GPS Signal so ... naja es geht. Aber mit GPS sieht es sehr gut aus. Nun möchte ich mit dem 10 KHz-Signal einen OCXO nachführen. Bauvorschläge gibt es viele. Ich habe hier zwei Konzepte von den Funkamateuren JH2CLV und G3RUH. Wo liegen die Vorteile oder was sind die Nachteile? Unser japanische Freund hat einen 4046 PLL-Baustein verwendet. Ist dieses Konzept daher besser oder geeigneter als das aus England? Im Forum las ich schon "ich würde den 7486 gegen einen 4046 tauschen" aber die Begründung fand ich nicht. Gruß Holger
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Holger D. schrieb: > Die 10 KHz sind ohne GPS Signal so ... naja es geht. Du könntest die NMEA Daten auswerten und den Ausgang nur frei geben, wenn der DOP-Werte eine bestimmte Schwelle unterschreitet.
Holger D. schrieb: > Im Forum las ich schon "ich würde den 7486 gegen einen 4046 tauschen" > aber die Begründung fand ich nicht. Der 4046 hat sowohl den EXOR Vergleicher, als auch eine digitale Phasenregelausgang, d.h. man hat bei dem Baustein die Wahl, wie es der japanische Plan ja auch vorsieht mit dem Umschalter. Der Unterschied ist der grosse Fangbereich des digitalen Phasenvergleichers um den Preis eines höheren Jitter. Beim EXOR ist es genau umgekehrt, kleiner Fangbereich aber auch wenig Jitter. Das ein EXOR auf 90° Phasenverschiebung regelt und der digitale Pasenvergleich auf 0°, spielt hier eher keine Rolle.
Thomas W. schrieb: > Du könntest die NMEA Daten auswerten und den Ausgang nur frei geben, > wenn der DOP-Werte eine bestimmte Schwelle unterschreitet. Moin, das ist ja wohl klar. Die Aussage hat eigentlich auch nichts mit meiner Frage zu tun ... Holger
Je nach Anforderungen an den Jitter/Phasenrauschen sollte die Integrationszeit viel laenger sein. Ein Elko ist dann gar nichts.
Prinzipiell sind CMOS 4000-er eher langsame Bausteine. Ich würd daher 74AS86 oder 74F86 nehmen für richtig steile Flanken.
M.N. schrieb: > Prinzipiell sind CMOS 4000-er eher langsame Bausteine. > Ich würd daher 74AS86 oder 74F86 nehmen für richtig steile Flanken Da der Phasenvergleich bei 10kHz stattfindet, dürfte HC oder HCT-Technik bei den ICs völlig ausreichen. CMOS hat den Vorteil, dass das Signal bei hochohmigen Lasten viel eindeutiger, dh. ohne Restpannung auf 0V oder VCC schaltet. Zu überlegen wäre es, den Phasenvergleicher aus einer extra stabilisierten Spannung zu versorgen. Schließlich wirkt sich sein H-Zustand direkt auf die Ausgangsspannung des Phasendemodulators aus. Beim zweiten Schaltplan mit dem XOR-Phasendetektor wäre CMOS ebenfalls besser. Das extrem schnelle Schalten, das eventuell einen Jitter verhindern sollte ist unnötig. Der Jitter wird durch den nachfolgenden Tiefpass sowieso geschluckt. Nachteil des XOR-Phasendemodulators ist sein geringes Fangvermögen u.U. schwankt der Regelkreis um die Sollfrequenz herum, ohne einzurasten.
M.N. schrieb: > Prinzipiell sind CMOS 4000-er eher langsame Bausteine. Bei 10kHz aber noch lange kein Problem. Der 74HC4046 ist auch kein langsamer CD4046.
Eine FLL in einem Mikrocontroller, der die Abstimmspannung per hochauflösendem DAC erzeugt, dürfte bessere und reproduzierbarere Ergebnisse liefern als eine analoge Regelung bei den Zeitkonstanten hier. Da brauch doch nur ein bisschen Luft über die Platine streichen und schon frequenzmoduliert man seine Referenzfrequenz...
Ein MC hätte auch den Vorteil, daß er den Ausfall der Referenz erkennen kann und dann auf dem letzten DAC-Wert stehen bleibt. Ein Kondensator würde sich durch die Leckströme aber langsam umladen.
Marian B. schrieb: > Eine FLL in einem Mikrocontroller, der die Abstimmspannung per > hochauflösendem DAC erzeugt, dürfte bessere und reproduzierbarere > Ergebnisse liefern als eine analoge Regelung bei den Zeitkonstanten > hier. Da brauch doch nur ein bisschen Luft über die Platine streichen > und schon frequenzmoduliert man seine Referenzfrequenz... Ein in einem Kontroller verwirklichter Phasendetektor hat nun wirklich einen heftigen Jitter weg3en der sequentoiellen Arbewitsweise des Kontrollers. Wer sich also um den Jitter Sorgen macht, solllte auf den Kontroller gleich verzichten. Ein Phasendetektor (4046) der sorgfältig vor Störsignalen geschützt ist, wird da besser sein. Ein hochauflösender DAC ist für ein Bastelprojekt schon zu teuer und zu aufwändig in der Realisierung, wenn man wirklich seine Auflösung nutzen will. Der Einsatz des Kontrollers als "Störungsfeuerwehr" ist allerdings eine gute Idee.
Peter R. schrieb: > Ein in einem Kontroller verwirklichter Phasendetektor hat nun wirklich > einen heftigen Jitter weg3en der sequentoiellen Arbewitsweise des > Kontrollers. Nö. Man nehme die 10MHz des OCXO direkt als CPU-Takt z.B. des ATtiny24 und die 10kHz des GPS am Capture Input. Nach dem Einrasten kann man dann über mehrere Perioden der 10kHz mitteln. Prinzipiell gibt es einen Restjitter, wann die 10kHz-Flanke mit den 10MHz gesampled wird. Mit einem 74VHC74 als schnelles Vorlatch könnte man ihn noch weiter verringern. Der MC muß aber einen direkten Takteingang haben und nicht noch eine weitere interne PLL. Ein 500MHz ARM Cortex ist daher nicht geeignet.
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Peter R. schrieb: > Ein in einem Kontroller verwirklichter Phasendetektor hat nun wirklich > einen heftigen Jitter weg3en der sequentoiellen Arbewitsweise des > Kontrollers. Wer sich also um den Jitter Sorgen macht, solllte auf den > Kontroller gleich verzichten. Und eine FLL hat einen Phasendetektor genau wo? Man braucht auch nicht unbedingt einen hochauflösenden DAC, es geht problemlos mit 12 Bit. Dann muss man allerdings den Bereich einschränken.
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Na, ein FLL zaehlt den OCXO gegen den 10kHz. Und integriert die Abweichung. Bei 10MHz muessen 1000 clock bis zur naechsten 10k Flanke vergegen. Wenn das gut ist, ist er mal in der Naehe, und zaehlt bei wievielen 10kHz Zyklen eine Abweichung von einer 100ns Einheit in welcher Richtung, zu kurz oder zu lang, entsteht.
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Marian B. schrieb: > Man braucht auch nicht unbedingt einen hochauflösenden DAC Quarze habe eh nur einen kleinen Ziehbereich. Wenn der Bereich +/-100Hz ist und man will auf 1Hz genau sein, reichen doch 8Bit. Ich würde einen PWM-Ausgang mit RC-Tiefpaß nehmen.
>Wenn der Bereich +/-100Hz ist und man will auf 1Hz genau sein, reichen
doch 8Bit.
Oops. Die 1Hz sind ein Witz. Die bringt der OCXO schon alleine. Ein
vernuenftiger OCXO ist besser als 10^-7. Je nach Preislage <= 10^-8. Die
ganze Uebung mit dem GPS macht man, um besser als eine Mikrosekunde pro
Jahr zu sein. Was auch immer das bringen mag.
Man kann sich's ja auf den Grabstein meisseln lassen. "er war so
wahnsinnig gut und hat sich eine Uhr gebaut, die genauer als 1us pro
jahr ist"
- eigentlich kann ein mobiltelefon das auch...
Ein veraenderbarer OCXO hat einen Ziehbereich von vielleicht 2ppm, und
der spannungsmaessige Ansteuerbereich ist im Datenblatt angegeben, muss
nicht 0..Vcc zu sein.
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Die Schaltung im 4046 hat schon gewisse Vorteile, weil sie weniger von der Versorgungsspannung abhängt, und weniger Rippel am Ausgang hat. Je nach Offset des OPs hat man auch keine großen Probleme mit Jitter um den Nullpunkt. Der Phasenvergleicher sollte halt immer kleine Pulse ausgeben und nicht gerade um 0 arbeiten. Die bessere Alternative wäre da ggf. eine ähnliche Funktion als Flankenvergleicher wie im 4046 mit 2 schnellen Flipsfops (74AC74 oder ähnlich) und Gattern nachzubauen. Von der Tendenz ist das GPS Signal aber nicht so gut das es da auf die Details des Phasenvergelichers oder der Logicfamilie ankommt. Für die Filterfunktion des PLL / FLL macht es ggf. schon Sinn einen µC einzusetzen. Die optimale Zeitkonstante für den Übergang GPS - OCXO ist halt doch recht lang (im Stunden Bereich). Das wird digital ggf. einfacher und schneller beim Einrasten, Einregeln. Einfach nur als einfacher FLL mit so etwas wie der Capture funktion bräuchte halt je nach Anforderungen eine hohe Taktfrequenz oder analoge Interpolation. Mit einem schnellen (z.B. > 100 MHz) µC reicht dann ggf. auch die rein digitale FLL, weil ja nur über lange Zeiten nachgeregelt werden soll. Je nach GPS Quelle hat man auch da Jitter im 10 ns Bereich. Die analoge Interpolation ist auch nur eine Art erweiterter analoger Phasenvergleich.
Ich halte beide Schaltungen für ausgemachten Mist. Bei der einen wrd der Abgleicheingang des OCXO direktemang von Hand auf OpV umgeschaltet und das ist um mehrere Größenordnungen zu grobschlächtig. Bei der anderen sehe ich eine Regelzeitkonstante im Bereich von 1..2 Sekunden und das ist um mehrere Größenordnungen zu gering. Normalerweise ist ein sorgfältig abgeglichener OCXO nach thermischem Einlaufen so stabil, daß man ihn für 1E-8 oder besser direkt so nehmen kann. Die ganze Ausregelung des Restes sollte sich also im Bereich von +/-1.5E-8 bis höchstens +/-2E-8 austoben und nicht den Abgleichbereich des OCXO von zumeist +/- 3..5E-7 überstreichen. Das ist das zu Grobschlächtige. Zu den Zeitkonstanten: Ein OCXO ist nicht als Grashüpfer gedacht. Wenn man mal dessen Ausgangssignal mit einem 1PPS auf dem Oszi anschaut (Choppermodus), dann stellt men fest, daß das Bild zwar im Bereiche einiger Sekunden mal hin und her wandert, aber die eigentliche Drift bei einigermaßen sinnvollem Abgleich vergleichsweise sehr langsam erfolgt, so daß man etwa nach 1..3 Minuten sehen kann, daß beide Signale sich im Mittel gegeneinander verschoben haben. Das sollte einen lehren, daß man alle Fluktuationen im Bereich bis zu 10..20 Sekunden besser in den Skat drücken sollte und die Nachregelung des OCXO mit einer Zeitkonstante im Bereich von 1 Minute oder noch langsamer tun sollte. Das zu den 1..2 Sekunden bei der anderen Schaltung. W.S.
Moin, vielen Dank für die bisherigen Antworten. 1. Wie könnte man denn die Regelkonstante erhöhen oder 2. Wie würde eine Alternativlösung aussehen? Eventuell mit dem OCXO eine µC mit einem Takt versorgen und dann die 10 KHz messen und dann den OCXO nachregeln? Holger
Ich denke mal bis 1exp-9 kann ein sehr guter Quarzofen auch ohne Anbindung an GPS leisten. Man muss ihn dann allerdings alle paar Monate mal kalibrieren, weil solch ein Oszillator ein Jahresdrift von etwa 1exp-8 bis 1exp-7 hat. Genau das sollte die Aufgabe einer Anbindung an GPS, DCF oder was auch immer sein. Die Kurzzeitstabilität kann das GPS nicht verbessern. Er kann und sollte nicht die Kurzzeitdrift ausregeln sondern nur die Langzeitdrift. Wie lange die erforderliche Regelzeitkonstante ist, hängt auch direkt von der Stabilität des zu disziplinierenden Oszillators ab. Ein sehr guter OCXO wird man vielleicht mehrere Stunden einplanen, bekommt dann aber auch eine Zeitbasis mit 10exp-9 ohne entsprechenden Jahresdrift, Mit Rubidiumoszillator auch noch besser. Bei einen simplen Quarz würde ich mal 10exp-6 ansetzen, wobei hier dann auch eine Regelzeitkonstante im Sekundenbereich ausreicht. Auch hier geht es nur um die Langzeitdrift. Also wer einen einfachen Quarzoszillator hat Regelzeitkonstanten im 10Sekundenbereich bis vielleicht mehrere Minuten. Hochwertige ( und somit entsprechend teure ) OCXOs mehrere Stunden. Welche Stabilität und Genauigkeit man anstrebt muss jeder mit sich selber ausmachen. Aber Unsitte ist es 10stellige Frequenzzähler zu bauen und einen einfachen Quarz für die Zeitbasis zu benutzen, Da kann man die letzten 4 Stellen auch als Lottogenerator bezeichnen. Je mehr Stellen, desto stabiler und hochwertiger muss die Zeitbasis sein. Bei 10 Stellen kommt auch ein Rubidiumfrequenznormal an seine Grenzen. Ralph Berres
Indem man einen Zaehler mit dem OCXO das GPS Zaehlen laesst. Dabei alle 15 minuten oder so den Wert ausliest waehrend der Zaehler weisterzaehlt. Ich wuerde erst mal das Rauschen der GPS nur messen. Also alle Minute oder so ablesen und speichern. Dann auswerten. Dann wuerde ich eine Regelung als PI versuchen : Die Korrektur ist jeweils sehr klein - als Vorgabe. Und auswerten.
Ralph B. schrieb: > Aber Unsitte ist es 10stellige Frequenzzähler zu bauen und einen > einfachen Quarz für die Zeitbasis zu benutzen, Da kann man die letzten 4 > Stellen auch als Lottogenerator bezeichnen. Es gab/gibt kommerzielle Frequenzzähler* mit weit höherer Auflösung als deiner meiner Meinung nach die Zeitbasis erlauben dürfte. Die sind natürlich als Laborzähler konzipiert und zum Anschluss an ein hochwertiges 10 MHz Normal gedacht. Mit anderen Worten, ich sehe keinen Grund, wieso man interne Zeitbasis und Zählwerk irgendwie genauigkeitsmäßig koppeln sollte. * Beispiel: Philips Laborzähler mit iirc 11 Stellen Auflösung. Standardzeitbasis war ein normaler Quarz.
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Ralph B. schrieb: > Aber Unsitte ist es 10stellige Frequenzzähler zu bauen und einen > einfachen Quarz für die Zeitbasis zu benutzen, Da kann man die letzten 4 > Stellen auch als Lottogenerator bezeichnen. Da verwechselst du Stellenanzahl der Anzeige und Zahl der gültigen Stellen. Wenn man vermeiden möchte, dass eine Messbereichsautomatik immer das Komma spazieren schiebt, man also einen festen Messbereich bevorzugt, ist es durchaus praktisch, eine vielstellige Anzeige vorzuhalten, von der dann ggf. nur die hinteren Stellen genutzt werden.
Marian B. schrieb: > * Beispiel: Philips Laborzähler mit iirc 11 Stellen Auflösung. > Standardzeitbasis war ein normaler Quarz. Was bringt einen das denn, wenn man Stellen in der Anzeige hat, welche man genauso gut als Lottogenerator benutzen kann? Aussagekraft ist in diesen Fall nämlich gleich Null. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Was bringt einen das denn, wenn man Stellen in der Anzeige hat, welche > man genauso gut als Lottogenerator benutzen kann? Aussagekraft ist in > diesen Fall nämlich gleich Null. Marian B. schrieb: > und zum Anschluss an ein > hochwertiges 10 MHz Normal gedacht. Sorry, sind gerade irgendwie Ich-les-nur-die-Hälfte-Tage?
Nur Zur Info bei Ebay gibt's grad GPSDOs aus China für <50€ .
Marian B. schrieb: > Sorry, sind gerade irgendwie Ich-les-nur-die-Hälfte-Tage? scheint so. Dafür gibts dann auch 50% Rabatt auf Forenbeiträge ;)
So schlcht sind auch einfache Quarze nicht. Nur die Drift / Temperaturabhängigkeit ist natürlich recht hoch. Über kurze Zeiten im Stundenbereich kann man da auch 8 Stellen stabil hinbekommen, und etwa drift einer Signalquelle in der 8 Stelle ablesen. Der Absolute wert kann aber nicht so genau sein. Ganz sinnlos sind die hinteren Stellen also nicht, aber halt nur mit Einschränkung zu gebrauchen. Wenn der OCXO einigermaßen gut ist, sollte auch die Nachregelung per GPS langsam sein. Selbst ohne Ofen (TCXO) kann man vermutlich in den Minutenbereich gehen. Das GPS Signal ausmessen kann dann auch ein µC als "Zähler" oder Phasendetektor. Eine Unsicherheit von einigen 10 ns (oder selbst 100 ns) für einzele GPS Pulse ist da kein Problem - wenn man langsam genug nachstellt. Ein 10 kHz GPS Takt macht die Sache auch einfacher gegenüber nur 1 Hz. Besser als das GPS Signal muss auch die Auswerung nicht sein.
Moin, vielen Dank für Eure bisherigen Meldungen! Ghast schrieb: > Nur Zur Info bei Ebay gibt's grad GPSDOs aus China für <50€ . Wo??? Auktionsnummer??? Uups schrieb: > Indem man einen Zaehler mit dem OCXO das GPS Zaehlen laesst. Dabei alle > 15 minuten oder so den Wert ausliest waehrend der Zaehler weisterzaehlt. > Ich wuerde erst mal das Rauschen der GPS nur messen. Also alle Minute > oder so ablesen und speichern. Dann auswerten. Das scheint mir inzwischen der sinnvollste Ansatz zu sein. Wenn man das ganze auf Mikrocontroller-Basis aufbaut, dann kann das Frequenznormal auch ohne permanente GPS-Anbindung laufen. Gedacht war die Angleichung sowieso etwa einmal pro Monat durchzuführen. Holger
Holger D. schrieb: > Wenn man das > ganze auf Mikrocontroller-Basis aufbaut, dann kann das Frequenznormal > auch ohne permanente GPS-Anbindung laufen. Gedacht war die Angleichung > sowieso etwa einmal pro Monat durchzuführen. Oder auch anders herum: die GPS-Anbindung kann permanent mitlaufen. Brauchst Du denn ein genaues 10 MHz Frequenzssignal, oder 'nur' eine genaue Frequenzmessung? Bei letzterer ist der Abgleich besonders einfach, da nur eine Verrechnung stattfinden muß. Hier ein einfaches Beispiel: Beitrag "reziproker Frequenzzähler, GPS-stabilisiert, ATmega162" und ganz unten ein Foto vom Versuchsaufbau nebst Diplay. Aktuell geht es auch besser mit TCXO und Faktor 10 höherer Auflösung: http://www.mino-elektronik.de/FM_407/fmeter_407.htm Soweit mein Senf dazu ;-)
Ralph B. schrieb: > Was bringt einen das denn, wenn man Stellen in der Anzeige hat, welche > man genauso gut als Lottogenerator benutzen kann? Ähemm.. Das hat schon einen Sinn bei manchen Herstellern: Die bieten nämlich (gegen einen "geringen" Aufpreis) dann auch was Besseres als Zeitbasis an. Ist fast wie Tintendrucker und Farbpatronen. W.S.
Holger D. schrieb: > Wo??? Auktionsnummer??? Vergiß es. Das Ganze sieht nach Betrug aus: GPS DISCiPLINED CLOCK GPSDO 20MHz 20M OUTPUT SQUARE WAVE RS232 OUTPUT:GPS NMEA EUR 21,99 Sofort-Kaufen + EUR 129,99 Versand Beliebt "Beliebt" !!!! Für 130 Euro Versand... W.S.
W.S. schrieb: > Das Ganze sieht nach Betrug aus: Nein, das ist lediglich ein Versuch den Warenwert gering zu halten damit der Käufer die Märchensteuer sparen kann. Obs klappt? Keine Ahnung. Es gibt auch Aktionen mit normalem Preis des GPSDO und normalen VK. Soweit meine 2 Øre dazu ...
Sven D. schrieb: > Nein, das ist lediglich ein Versuch den Warenwert gering zu halten > damit der Käufer die Märchensteuer sparen kann. Obs klappt? Bei meinen Importen wollte das Zollamt MwSt und Zoll auf Warenwert UND Versandkosten. Wird also nicht klappen.
Garantieansprueche beziehen sich auf den Warenwert nicht auf den Versand...
Ralph B. schrieb: > Marian B. schrieb: >> * Beispiel: Philips Laborzähler mit iirc 11 Stellen Auflösung. >> Standardzeitbasis war ein normaler Quarz. > > Was bringt einen das denn, wenn man Stellen in der Anzeige hat, welche > man genauso gut als Lottogenerator benutzen kann? Aussagekraft ist in > diesen Fall nämlich gleich Null. Die Standardzeitbasis dient dazu, dass man das Gerät nach dem Auspacken direkt mal ausprobieren kann. Zum Messen eignet sie sich nicht. Dafür nimmt man den 10 MHz-Laborstandard, oder bestellt eine der TCXO, OCXO oder sonstwas-XO-Optionen mit.
guckst Du hier: http://www.ebay.com/itm/LUCENT-SYMMETRICOM-Z3810AS-KS24361-L101-L102-HP-KIO-OEM-GPSDO-TIMING-SYSTEM/221777430088?_trksid=p2047675.c100005.m1851&_trkparms=aid%3D222007%26algo%3DSIC.MBE%26ao%3D1%26asc%3D20131003132420%26meid%3De308607471e94ace9c3d6372e630926b%26pid%3D100005%26rk%3D2%26rkt%3D3%26mehot%3Dag%26sd%3D221852021307 Das ist was ganz edles. Incl. Versand nach DL und Zoll ca. 250,- € Kutte
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