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Forum: HF, Funk und Felder GHz Prescaler mit einem PLL Chip


Autor: Kupfer Michi (Gast)
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GHz Prescaler für einen Frequenzzähler sind ja immer wieder beliebt.

Üblicherweise werden dafür meist leicht zu beschaffende Prescaler vom 
Typ U813 etc. die typischerweise aber nur bis ca. 1.3GHz gehen.

Da ich mehr brauchte und nichts anderes leicht zu beschaffen war, hab 
ich kurzehand einen SP5055S PLL Chip aus einem alten SAT Tuner 
umfunktioniert.

Die Dinger haben nämlich einen N-Divider, der bis > 2.6GHz geht und 
durch aktivieren eines Test Flags wird die geteilte Frequenz 
freundlicherweise an einem Ausgangspin zur verfügung gestellt.

Damit kommt man dann auf einen Prescaler, der von ~30MHz - 2600MHz geht 
und eine Sensitivität oberhalb von 180MHz von > -20dBm hat.

Die Methode lässt sich auch bei vielen anderen PLL Chips anwenden, so 
dass man eine grosse Auswahl von Prescalern zur Verfügung hat.z.B.
  LMX2326   (€4.45 bei hbe/Farnell)
  ADF41xx   (~9€, bis 8GHz)

Die Schaltung selbst ist denkbar einfach, man braucht nur zusätzlich 
einen kleinen AVR, der den NDiv Faktor + Config. in den PLL Chip 
reindrückt - fertisch.

... vieleicht kanss der eine oder andere gebrauchen.

Autor: eric (Gast)
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Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Ja, die Idee ist ja recht naheliegend, wenn man sich etwas näher mit 
diesen PLL Chips beschäftigt hat.
(Wollte auch damit nur den kleinen Hinweis geben, den nächsten SAT Tuner 
nicht ganz so achtlos in die Tonne zu werfen)

Autor: eric (Gast)
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und ich wollte nur das sofortige Nachbauen erleichtern :-)
Eric

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Na dann gleich noch ein paar Tips.

In den SAT Tunern die mir bisher untergekommen sind war entweder ein 
SP5055S oder ein TSA5055T verbaut.

Obwohl der TSA Funktions und Pingleich daherkommt, fängt der erst bei 
~600MHz an vernünftig zu Teilen.

Der N Teiler des SP besteht aus einem fixen 1:16 Vorteiler und einem 
konfigurierbaren Teiler.

Mir ist es nicht gelungen diesen unter 256 einzustellen, so dass mann 
mit einem minimalen Teilungsfaktor von 4096 leben muss.
Dadurch hat man eine relative niedrige Ausgangsfrequenz (244kHz/GHz), 
was aber kein Genauigkeitsverlust sein sollte, wenn man Peter Danneggers 
kombinierte Zeit und Count Messmethode benutzt.

Die neueren PLL Chips haben diese Einschränkung nicht, da sie relativ 
hohe PFD Frequenzen abkönnen (10MHz).

Der LMX2326 z.B. schafft lt. DB beim N Teiler 100MHz-2.8GHz.
Dessen R Teiler geht von 5MHz - 100MHz und bis 5MHz kann man wie üblich 
einen AVR direkt nehmen - was will man mehr.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Sind das sehr kurze Nadelimpulse? Soweit ich weiß, ist das 
Ausgangssignal nur für eine Periode high (oder low), nur durch den 
festen Prescaler reduziert. Das könnte einem angeschlossenen 
Frequenzzähler immer noch Probleme machen. Bei den angegebenen 2,6 GHz 
sind das 6 nsec-Impulse.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Bei dem SP5055 mit dem 4096er (16*256) Teiler sind das fast exakt 50% 
Tastgrad.

Geht man mit dem Teiler höher so wird es allerdings asymetrischer, aber 
z.B. bei einem 16384er und 1.3GHz sind das immer noch 11µs / 1.6µs, also 
kaum ein Problem.

Ich hab das ganze bei mir über einen HC14 direk an einem AVR Pin hängen 
und bis 1.3GHz kann ichs mit einem HP Synthesizer verifizieren und bis 
2.1GHz  mit eigegengebauten VCOs (höher komm ich momentan mit denen noch 
nicht).

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Hallo Leute,

aus gegebenem Anlass krame ich mal diesen älteren Beitrag aus.
Ich habe nämlich durch diese Anregung auch mal einen alten Sat Tuner
um den  SP5055S erleichtert und diesen an einen AVR angeschlossen.

Als Konfigurationsbytes habe ich folgendes in den Chip gepumpt:
(siehe Anhang für config table)

I2c_sp(1) = &B00000100   = Divider 2^10  = 1024
I2c_sp(2) = &B00000000
I2c_sp(3) = &B10110111   = Testsignal Out auf 7
I2c_sp(4) = 0

Speise ich nun ein Signal aus einem 80Mhz Quarzoscillator ein
erhalte ich am Ausgang das um 1024 geteilte Signal. Das sieht okay aus.
Speise ich allerdings garnichts ein und lass den Eingang offen
oder schliesse diesen gegen Masse kurz erhalte ich trotzdem
ein Ausgangssignal. Dieses liegt etwa bei 215khz was mit 1024
multipliziert auf ein Eingangssignal von etwa 220Mhz schliessen lässt.
Das irritiert mich.

Hat jemand eine Erkärung  ?

Eine andere Frage meinerseits betrifft die Funftion des 4Mhz Quarzes.

Ist dieser in dieser Anwendung (testmode)des IC überhaupt notwendig ?

Ich habe nämlich festgestellt, dass das ganze auch ohne diesen Quarz
bzw. ohne externen Takt genauso arbeitet. Zudem habe ich Versuchsweise
mal einen externen Takt über einen DDS Generator eingespeist.
Hier scheint es auch egal zu sein, ob dieser nun 4Mhz oder irgendeine
andere Frequenz hat.

Gruss Klaus

######################## INFO ########################################
Für alle , die sich auch mit dem SP5055 beschäftigen wollen
hier noch einige extra Infos:

1. Mitel SP5055 entspricht Toshiba TD7626F
http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/...

2. eine Application Note 168 zum SP5055

3. in der von Kupfermichi geposteten Schaltung (erster Beitrag)
scheint mit der Pullup R1 (P7) mit 10K viel zu hochohmig, da er
am open Collector des P7 ein sehr schlechtes Anstiegsverhalten
erzeugt. Mit 1k sieht das viel besser aus.
http://www.datasheetarchive.com/Indexer/Datasheet-...

Autor: sven (Gast)
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GHz-Teiler neigen zum schwingen, wenn kein Eingangssignal anliegt. Das 
Verhalten ist normal.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Und warum?

Autor: sven (Gast)
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Das weiß ich nicht. Muß ich aber auch nicht. Dieses Verhalten tritt bei 
einigen solcher ICs auf und ist auch in einigen Datenblättern erwähnt.

Eventuell weil der Eingang sehr empfindlich ist und HF aus der "Gegend" 
aufschnappt.

Sag Du es mir!

Autor: df1as (Gast)
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Oszillatoren schwingen nun mal.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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nun... ich hatte auch schonmal gelesen, dass es bei solchen Sachen
zu Schwingungen kommen kann.
Allerdings finde ich die Frage von Abdul ganz interessant.

Nachdem ich die vermeintlichen 220Mhz detectiert hatte habe
ich nämlich zunächst sämtliche möglichen Sendequellen in Verdacht
gehabt und habe diese schrittweise deaktiviert.
 Diese möglichen Quellen waren:
1. DECT Telefon
2. Wlan Router
3. Bluetoth Mouse
4. die Laptops
5 .. alles

Ich lebe im Wald. Es gibt hier keine weitern Sendequellen.
Das Haus wird mit DC 12 Volt gespeist.
Es gibt keine Netzleitungen
Es gibt keine Strommasten
Es gibt keinen Radioempfang (Tal-Lage)

Zudem hatte ich den Eingang des IC direkt am IC gegen GND 
kurzgeschlossen.

Also könnte man wirklich fragen "Warum sollte es schwingen ?"


Gruss Klaus

Autor: Johannes (Gast)
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> GHz-Teiler neigen zum schwingen, wenn kein Eingangssignal anliegt. Das
> Verhalten ist normal.

> Und warum?

Das kommt daher, dass diese ICs am Eingang einen empfindlichen 
Verstärker mit einer ziemlich hohen Bandbreite haben.

Wenn der Eingang hochohmig ist, also nichts angeschlossen, dann reicht 
eine sehr schwache Kopplung vom Ausgang zurück auf den Eingang, damit es 
zu einer Oszillation kommt, das kann z.B. über die Spannungsversorgung 
oder die Masse passieren. Oder einfach kapazitiv oder induktiv direkt 
vom Ausgangspin auf den Eingang.

Je höher die Frequenz ist, um so mehr Kopplungsmechanismen gibt es; 
deshalb ist die Schwingneigung um so größer, je höher die Bandbreite und 
die Verstärkung des Bauteils ist.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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In der Regel kann man das Schwingen der GHZ Vorteiler-Ics verhindern , 
in dem man an den Eingang einen Widerstand gegen Masse legt, der die 
Symetrie ein wenig stört. Der Teiler wird dadurch was unempfindlicher. 
Wie groß der Widerstand sein muss, ist in der Regel im Datenblatt oder 
einer Applikation des jeweiligen IC-Herstellers beschrieben.

Ralph Berres

Autor: df1as (Gast)
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Alles falsch bis hierhin!

Es gibt Frequenzteiler, die auf einem vorabgestimmten Oszillator 
basieren. Dieser Oszillator kann dann auf ein Eingangsignal mit n-facher 
Frequenz synchronisiert werden. Er "rastet" somit auf einem ganzzahligen 
Teilerverhältnis ein.

Liegt kein Eingangssignal an, schwingt der Oszillator frei. (Wie ich 
schon geschrieben habe: Oszillatoren schwingen nun mal.)

Man nennt diese Teile auch "getriggerte Sperrschwinger". Das ist im 
Übrigen eine alte Technik, die erstmals mit Röhren verbaut wurde. Und er 
wird immer noch dort eingesetzt, wo die Frequenzen so hoch sind, dass 
man keine Flipflops realisieren und einsetzen kann. Der Nachteil ist, 
dass man ungefähr die Ausgangsfrequenz kennen muss. Die Eingangsfrequenz 
darf auch nicht beliebig sein.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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df1as schrieb:
> Man nennt diese Teile auch "getriggerte Sperrschwinger".

??????


Es sind normale Flip-Flops.

Ralph Berres

Autor: df1as (Gast)
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Dann ist es in der Tat ein anderer Effekt, der zum Schwingen führt. 
Wenige GHz sind ja seit geraumer kein Problem für FFs. Ich habe hier 
Aussagen gelesen, dass GHz-Teiler schwingen - und das bringe ich mit 
dieser Sperrschwinger-Technik im Zusammenhang. Die ersten GHz-Teiler 
wurden so realisiert. Wenn es kein allzu altes Bauteil ist, sollte dort 
FFs implementiert sein.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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df1as schrieb:
> Die ersten GHz-Teiler
>
> wurden so realisiert.

Das muss wohl vor meiner Zeit gewesen sein. Ich bin Jahrgang 1954.

Die Teiler aus den 70ger Jahren U264 von Telefunken waren auch schon 
Flip Flops mit einen Vorverstärker davor. Vielleicht hatte HP bei den 
uralt Countern das mit den Sperschwingerteiler mal angewendet. Zutrauen 
würde ich es dieser Fa.

Nenne mir doch mal eine Typenbezeichnung von so einen 
Sperschwingerteiler. Sowas interesiert mich echt, wie das früher gemacht 
wurde.

Ralph Berres

Autor: df1as (Gast)
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Ich meine, bei den Oliv-grünen gab es diese Technik, vielleicht bei den 
Radargeräten. Als ich mit GHz-Technik angefangen habe zu experimentieren 
(Anfang der 80er) gab es auch schon stabile Teiler. 1:1-Synchronisation 
wurde auch noch lange Zeit verwendet (z.B. 10-GHz-Gunplexer mit 
Durchblasemischer, Regelung über ZF-Diskriminator), das Prinzip dahinter 
ist auch nicht soviel anders.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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> In der Regel kann man das Schwingen der GHZ Vorteiler-Ics verhindern ,
> in dem man an den Eingang einen Widerstand gegen Masse legt, der die
> Symetrie ein wenig stört.

Nunja .. ich sagte ja bereits dass die Schwingung auch dann auftritt
wenn ich den Eingang gegen Masse kurzschliesse.
Das kann es ja dann nicht sein .. oder ?

Gruss Klaus

Autor: df1as (Gast)
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Doch. Wenn es ein Verstärkereingang ist, dann wäre es möglich, dass 
dieser Verstärker nicht "absolut stabil" arbeitet, also nicht mit 
jeglichem Amplituden- und Phasenwert des Eingangs-SWRs zurechtkommt.

Ein Kurzschluss ist genauso schlecht wie ein offener Eingang, ist aber 
um 180° gedreht. Meist ist es unwahrscheinlich, dass beide Situationen 
(offen und kurzgeschlossen) zum Schwingen führen, aber auch nicht 
ausgeschlossen.

Besser abgeschlossen wäre der Eingang mit einem Widerstand. Bleibt die 
Frage nach dem Wert - ausprobieren. 100 Ohm wären vermutlich nicht 
verkehrt.

Autor: Johannes (Gast)
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> Nunja .. ich sagte ja bereits dass die Schwingung auch dann auftritt
> wenn ich den Eingang gegen Masse kurzschliesse.
> Das kann es ja dann nicht sein .. oder ?

Der SP5055S hat einen differentiellen Eingang. Wie hast Du denn das 
beschaltet?

Ich würde einen der beiden Eingangspins auf einen festen Pegel legen, 
z.B. 2V und den anderen auf eine Spannung ungleich 2V, z.B. 2.5 V. Dann 
sollte es eigentlich nicht mehr schwingen.

Wenn du die Eingänge mit einem Kondensator entkoppelt hast (so wie in 
dem Applikationsbeispiel im Datenblatt), dann wird er bei einer 
DC-Eingangsspannung vermutlich nie stabil sein, da die Diffenrzspannung 
dann 0 ist. Es reichen dann schon sehr schwache Störsignale, damit der 
Eingangsverstärker schwingt.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Johannes schrieb:
> Ich würde einen der beiden Eingangspins auf einen festen Pegel legen,
>
> z.B. 2V und den anderen auf eine Spannung ungleich 2V, z.B. 2.5 V. Dann
>
> sollte es eigentlich nicht mehr schwingen.

Richtig! dann hört er mit Sicherheit auf zu schwingen. Danach ist er 
nämlich kaputt!

Das mit den Kapazitiv einkoppeln ist schon richtig. Die Eingänge hängen 
intern über je einen 50 Ohm Widerstand an eine Referenzspannung.

Um das Schwingen zu vermeiden kann man über einen Widerstand einer der 
Eingänge gegen Masse legen. Den Widerstand muss man ausprobieren. Ich 
würde mal mit 68K anfangen und mich bis maximal 10K nach unten bewegen.
Irgendwann hört der Spuk auf. Aber es geht ganz klar zu Lasten der 
Empfindlichkeit.

Ralph Berres

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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hm hm hm. Dümmlich wie ich bin, hatte ich mal eine gute Erklärung im Web 
gelesen, aber leider nicht abgespeichert. Die Zuckerplatte hats auch 
gelöscht.

Aber ich tippe eher auf sowas wie ein D-FF getunt mit Resonanzkreis in 
der Rückkopplung:
www.techlib.com/files/dividers.pdf

(Lauter Lieblingsdokumente von mir, die mich IMMER am Lesen von 
Belletristik hindern)


Irgendeine Form von Synchronoszillator kanns wohl nicht sein, denn der 
wäre nicht breitbandig. Das sind die Dinger aber!

Autor: Johannes (Gast)
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>> Ich würde einen der beiden Eingangspins auf einen festen Pegel legen,
>> z.B. 2V und den anderen auf eine Spannung ungleich 2V, z.B. 2.5 V. Dann
>> sollte es eigentlich nicht mehr schwingen.

> Richtig! dann hört er mit Sicherheit auf zu schwingen. Danach ist er
> nämlich kaputt!

Woran siehst Du das?

> Die Eingänge hängen intern über je einen 50 Ohm Widerstand an eine
> Referenzspannung.

Ich würde das eher als 500 Ohm interpretieren, ist aber im Datenblatt 
etwas schwer zu lesen.

Das ist doch eine genz normale differentielle Eingangsstufe, ähnlich wie 
in einem OPV, wenn man von den beiden Widerständen mal absieht.

Bei den "absolute maximum ratings" ist für "RF input DC offset" der 
Bereich -0,3 V .. Vcc  +0,3 V angegeben, als Eingangsspannung max. 2,5 
Vp-p. Da sollte mit 2 bzw. 2,5 V eigentlich nichts kaputt gehen.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Johannes schrieb:
> Woran siehst Du das?
>
>
>
>> Die Eingänge hängen intern über je einen 50 Ohm Widerstand an eine
>
>> Referenzspannung.
>
>
>
> Ich würde das eher als 500 Ohm interpretieren, ist aber im Datenblatt
>
> etwas schwer zu lesen.

Eingangsstufen in diesen Frequenzbereich haben fast immer 50 Ohm 
Eingangswiderstand. Schaue dir mal die Datenblätter von z.B. Hittite an 
oder Plessey.

Ralph Berres

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Hi again,
ich werde da mal was in der vorgeschlagenen Weise ausprobieren.

Im datenblatt von Toshiba (erster Beitrag) seite 4 ist die 
Eingangsstufe.
Dort sind es 500 Ohm.

Gruss

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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@Klaus

>3. in der von Kupfermichi geposteten Schaltung (erster Beitrag)
>scheint mit der Pullup R1 (P7) mit 10K viel zu hochohmig

hast natürlich recht, in meinem Aufbau hab ich auch einen 1K Pullup 
drin.

>Eine andere Frage meinerseits betrifft die Funftion des 4Mhz Quarzes.
>Ist dieser in dieser Anwendung (testmode)des IC überhaupt notwendig ?

Bei einem TSA5511 hab ich das mal ausprobiert.
Ohne Frequenz am Fref Pin lief granichts und das Ding teilte auch nur 
wenn man irgendetwas im Bereich 3-5MHz einspeiste, wie auch im DB 
spezifiziert.

Nach meiner Vermutung könnte der TSA die Frequenz für das I2C Timing 
brauchen.

Inwieweit das auf andere PLL Chips übertragbar ist steht in den Sternen.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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> Nach meiner Vermutung könnte der TSA die Frequenz für das I2C Timing
> brauchen.

Nee ! I2C klappt auch ohne Quarz prima.

Gruss K

Autor: Silvio K. (exh)
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Ich habe hier auch so einen selbstgebauten Frequenzzähler basierend auf 
einem ADF4112. Ohne Signal tut auch dieser schwingen und zeigt 1,5 GHz 
an. Ohne Signal heißt Generator RF Off. Dann sollte der Chip doch 50 Ohm 
sehen... Ich gucke heute noch mal nach. Gegen 50 Ohm sollten doch die 
meisten Schaltungen stabil sein. Ob nun 20 oder 100 Ohm ist 
wahrscheinlich egal, Hauptsache der Widerstand versucht einen Großteil 
der Energie aus dem System zu ziehen.

Autor: Johannes (Gast)
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> Ich habe hier auch so einen selbstgebauten Frequenzzähler basierend auf
> einem ADF4112. Ohne Signal tut auch dieser schwingen und zeigt 1,5 GHz
> an.  ... Gegen 50 Ohm sollten doch die meisten Schaltungen stabil sein.

Nein, wenn man einen differentiellen Eingang kapazitiv ankoppelt, und 
dort eine DC-Spannung anlegt (egal wie hoch- oder niederohmig), dann ist 
die differentielle Eingangsspannung 0V. Die wird dann verstärkt und dann 
reicht schon eine sehr schwache Rückkopplung aus, damit das ganze 
schwingt.

Das kann man nur durch eine (kleine und hochohmige) DC-Spannung direkt 
am Eingang verhindern.

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