Hi, ich wollte mich mal an einem Normalfrequenzempfänger für 77.5kHz versuchen. Falls jemand Lust und Zeit hat, mal über die Schaltung zu schauen, würde ich mich sehr freuen. Für mich wäre besonders Interessant, ob einerseits der prinzipielle Schaltungsaufbau (Abfolge und Wahl der einzelnen Verstärkerstufen, Abblocken der Versorgungsspannung zwischen den einzelnen Stufen, etc.) brauchbar ist. Da ich aber auch gerne noch was dazu lernen möchte, sind natürlich alle anderen Details ebenso interessant. Die Aktivantenne ist ausgelagert und soll räumlich vom Rest der Schalung getrennt aufgestellt werden. Besagter Rest soll dann in ein Metallgehäuse wandern. Die beiden Schaltungsteile werden per Kabel masseseitig sowie zwischen ANTENNA_IN und ANTENNA_OUT verbunden. Mein Ziel für später ist es, einen 10MHz-Oszillator über die 77.5kHz-Referenzfrequenz zu disziplinieren. Eine Kurzzeitstabilität (1h) im Bereich von 10^-8 wäre für mich für den Anfang wünschenswert, 10^-9 natürlich noch schöner und für meine Bedürfnisse sicherlich ausreichend. Vielen Dank schon mal, Stephan
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Erst der praktische Aufbau wird zeigen, ob das Ganze nicht ins Schwingen kommt. Besonders die Spannungen und Ströme, die der CA3130 erzeugt, führen zur Rückkopplung, da muss man in bezug auf Masseführung und Abschirmung eine sehr gute Lösung gefunden haben. Aktivantenne: Ein Sourcewiderstand von 1MOhm ??? da hab ich so meine Zweifel. Der Anschluss der Aktivantenne (Ausgang mit Drain) an den Eingang (Emitter von NPN ) kann so nicht funnktionieren. Von einer Weitabselektion, dh. Unterdrückung von Signalen aus dem Mittelwellenrundfunk und dem Langwellenrundfunk sehe ich nichts. Das könnte zu Störempfindlichkeit führen. Woher stammt denn die Filterschaltung ? Die kommt mir reichlich exotisch vor.
Peter R. schrieb: > Woher stammt denn die Filterschaltung ? Die kommt mir reichlich exotisch > vor. Das soll einen Quarzladderfilter darstellen :-) > Erst der praktische Aufbau wird zeigen, ob das Ganze nicht ins Schwingen > kommt. Besonders die Spannungen und Ströme, die der CA3130 erzeugt, > führen zur Rückkopplung, da muss man in bezug auf Masseführung und > Abschirmung eine sehr gute Lösung gefunden haben. Wenn ich das richtig anschaue, dann sitzen in dieser Schaltungstopologie zwischen erster und letzter Verstärkerstufe drei Tiefpässe (Rn/Cn, n=1..4). Ist das günstig oder ist letztlich eine Zuführung der Betriebsspannung über vier einzelne Tiefpässe (Vcc -> Tiefpass -> Schaltungsteil statt Vcc -> Tiefpass (-^ Schaltungsteil) -> Tiefpass (-^ Schaltungsteil -> ...) besser? > Aktivantenne: Ein Sourcewiderstand von 1MOhm ??? da hab ich so meine > Zweifel. > Der Anschluss der Aktivantenne (Ausgang mit Drain) an den Eingang > (Emitter von NPN ) kann so nicht funnktionieren. Um, da hat sich ein Fehler eingeschlichen. Der Widerstand zwischen Source von Q5 und Masse sind bei meiner jetzigen Dimensionierung 470 Ohm. Beim Zusammenschalten der Aktivantenne und des Rests der Schaltung entsteht am Eingang eine Kaskodeschaltung aus JFET und BJT, die nach meiner Überlegung nach den Vorteil besitzt, dass der Eingangswiderstand des Frontends sehr niedrig ist (T2 in Basisschaltung). Damit sollten Störeinstrahlungen auf dem (möglicherweise mehrere Meter langen) Kabel (dass an zwei Computern vorbeiführt) wenig Einfluss haben. Gleichzeitig wird er LC-Schwingkreis der Antenne durch den JFET-Eingang nur wenig belastet (wichtig für eine hohe Güte). Die Schaltung läuft im Moment in leicht abgewandelter Form (schlechtere Entkopplung der einzelnen Verstärkerstufen) auf einem Steckbrett und liefert dort im Moment knapp 400mVss Ausgangsspannung. Dankeschön schon mal, Stephan
Stephan M. schrieb:
> Das soll einen Quarzladderfilter darstellen :-)
Nö, sieht dem nichtmal ähnlich.
Ein Quarz ist ein Serienschwingkreis, d.h. Deine Schaltung läßt alles
andere durch, nur nicht 77,5kHz.
Peter
Peter R. schrieb: > Erst der praktische Aufbau wird zeigen, ob das Ganze nicht ins Schwingen > kommt. Besonders die Spannungen und Ströme, die der CA3130 erzeugt, > führen zur Rückkopplung, da muss man in bezug auf Masseführung und > Abschirmung eine sehr gute Lösung gefunden haben. Stimmt, der CA3130 ist eklig (sehr schwingfreudig). Der ist auf hohe Frequenzen optimiert und nicht auf 10Hz, die Du hier maximal brauchst (100ms Pulsdauer). Peter
Peter Dannegger schrieb: > Stimmt, der CA3130 ist eklig (sehr schwingfreudig). > Der ist auf hohe Frequenzen optimiert und nicht auf 10Hz, die Du hier > maximal brauchst (100ms Pulsdauer). Mir geht es bei der Schaltung nicht um die codierte Zeitinformation, sondern um die Gewinnung des 77.5kHz-Trägers des Funksignals. Den CA3130 habe ich wegen der hochohmigen Eingänge und dem Verstärkungs-Bandbreite-Produkt von >4MHz gewählt, so dass bei 77.5kHz theoretisch eine Verstärkung von >50 möglich wäre. Stephan
Peter R >Aktivantenne: Ein Sourcewiderstand von 1MOhm ??? da hab ich so meine >Zweifel. 1M ist eindeutig zu groß da gehören maximal 470 Ohm rein, besser sogar direkt an Masse. >Der Anschluss der Aktivantenne (Ausgang mit Drain) an den Eingang >(Emitter von NPN ) kann so nicht funnktionieren. Das ganze kannte man schon aus den 70ger Jahre, und war in Fernsehtuner weit verbreitet. Es ist eine Kaskodeschaltung. Diese Schaltung macht sehr wohl Sinn. Am Drain des BF245 ändert sich die Spannung nur minimal , weil die nachfolgende Basisschaltung sehr niederohmig im Eingang ist. Sie wird nur durch den sich änderten Strom des BF245 angesteuert. Der Vorteil ist eine sehr hohe Aussteuerbarkeit und die Tatsache das die Kapazität des Antennenkabels zwischen den beiden Stufen so gut wie keinen Einfluss auf die Verstärkung hat. Ich betreibe genau diese Schaltung schon seit Jahren in meinem digitalen DCF Frequenznormal im Frontend. Das Latterfilter ist allerdings so nicht funktionsfähig. 1. fehlen zwischen den Quarzfilter Kondensatoren, und zweitens muss man Quarzfilter sowohl am Eingang als auch am Ausgang mit seiner Nennimpendanz abschließen. Diese beträgt aber garantiert keine 1 Mohm am Ausgang, sondern irgendwas im unteren Kiloohmbereich. Zudem ist die Gesamtverstärkung vermutlich zu niedrig. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Das ganze kannte man schon aus den 70ger Jahre, und war in Fernsehtuner > weit verbreitet. Es ist eine Kaskodeschaltung. Die kannte ich bisher anders, Emitterschaltung vorneweg mit Basisschaltung direkt angekoppelt. Das hier sieht eher nach ganz gewöhnlicher Basisschaltung aus, mit ebenso gewöhnlicher Emitterschaltung dahinter.
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Peter Dannegger schrieb: > Stephan M. schrieb: >> Das soll einen Quarzladderfilter darstellen :-) > > Nö, sieht dem nichtmal ähnlich. Wie ich mit entsetzen feststellen musste hast Du natürlich völlig recht. Ich hab mich beim abzeichnen verhauen. Bildanhang ist die korrekte Ladderfilter-Teilschaltung, die Leitung nach unten geht Richtung GND. Die Bauteilenamen sind identisch wie im ursprünglichen Bild. Stephan
A K >Die kannte ich bisher anders, Emitterschaltung vorneweg mit >Basisschaltung direkt angekoppelt. >Das hier sieht eher nach ganz gewöhnlicher Basisschaltung aus, mit >ebenso gewöhnlicher Emitterschaltung dahinter. Vor der großen Schaltung links sitzt ja noch der BF245 in der rechten kleinen Schaltung mit der Ferritantenne, der ist in Sourceschaltung, welches der Emitterschaltung entspricht. Ralph
Ralph Berres schrieb: > zweitens muss man Quarzfilter sowohl am Eingang als auch am Ausgang mit > seiner Nennimpendanz abschließen. Diese beträgt aber garantiert keine 1 > Mohm am Ausgang, sondern irgendwas im unteren Kiloohmbereich. Hm, die Idee mit der Impedanzanpassung kenne ich bisher nur aus der HF-Technik, wo Verstärkung teuer ist und in W/W gemessen wird, nicht in V/V. Sprich: Ich verstehe, dass ich einen HF-Verstärker z.B. Ausgangsseitig (Kollektorkreis) auf 50 Ohm Lastimpedanz dimensionieren muss, damit der 50 Ohm-Eingang am anderen Ende (der Verbraucher) die bestmögliche HF-Leistung abkriegt. Ich habe nun gedacht (unter der Annahme, dass 77.5kHz < HF), dass ich einfach den Ladderfilter eingangsseitig einigermassen niederohmig ansteuere und ausgangsseitig das Signal hochohmig abgreife, um einen möglichst geringen Signal-Spannungs(!)-Verlust längs des Filters zu erhalten. Inwiefern verändert denn eine eingangs- und ausgangsseitige Impedanzanpassung das Filter? Gehts da nur um Impedanzanpassung im Sinne von "Leistungsanpassung" oder steckt da noch mehr dahinter? Wie sähe denn eine entsprechende Anpassung aus? Ein Widerstand am Eingang in Serie zum Filter, ein Widerstand am Ausgang zwischen "Filterausgang" und GND? Im Moment hab ich ein Problem damit, mir vorzustellen, welchen Einfluss dass auf das Filter mit seinem Z(\omega) hat außer dass ich da im Endeffekt zwei Spannungsteiler aufbaue... > Zudem ist die > Gesamtverstärkung vermutlich zu niedrig. Wie darf ich das verstehen? Danke schon mal, Stephan
>Stabilität: Ich habe schon jede Menge DCF-Empfänger für Frequenznormale gebaut, das größte Problem wurde immer die Stabilität. Der Rückkopplungsweg ging dabei nicht über die Betriebsspannung, die zu sieben ist ja kein Problem. Rückkopplungsweg waren immer irgendwelche Masseschleifen oder sonstige Verkopplungen. Jedenfalls war nach zwei Verstärkerstufen mit LC-Kreis das Ende der Fahnenstange nahezu erreicht. Der nachfolgende Komparator produzierte dann derartig starke Störungen, dass es aus war mit der Stabilität. Erst mit diskretem Aufbau des Komparators,als Differenzverstärkerstufe mit bewusst geringem Strom, wurden die Störsignale schwach genug. >richtige Schaltung des Ladderfilters Das Ladderfilter dürfte jetzt durchaus stimmen, auch der Abschlusswiderstand, schließlich haben Quarze in diesem Frequenzbereich Verlustwiderstände im kOhm-Bereich. Noch zwei interessante Quellen: (Ich finde den Link dazu nicht, aber vielleicht lässt er sich mit folgenden Angaben ergoogeln, sonst maile nochmal, dann suche ich nochmal) "Quarzfilter" von Horst Steder DJ6EV (PDF zum Bau von Quarzfiltern) Dishal1071 (Programm zur Berechnung von Ladder-Filtern)
> Anpassung bei Filtern
Für Filter aus mehreren Resonatoren ist der Abschlusswiderstand eine
Größe, die entscheidend die Welligkeit der Durchlasskurve bestimmt.
Hier ist der Abschluss unsymmetrisch, auch das ist möglich. Der
Quellwiderstand, hier 4k7, muss also zum Filter stimmen, sonst wird die
Durchlasskurve wellig oder zu einer schmalen Spitze anstatt rechteckig.
Falsche Blindlast (C oder L) erzeugt ein schiefes Dach der
Durchlasskurve.
Hallo Stefan Schaue mal unter http://www.et.fh-trier.de/diplom/Team/berres/downloadbereich/ und dann Bauanleitungen Messtechnik/ DCF Frequenznormal. Da habe ich einen kompletten DCF Frequenznormal inclusive dem Empfänger abgehandelt. Das Quarzfilter muss am Eingang und am Ausgang richtig abgeschlossen sein, damit die Welligkeit innerhalb der Durchlassbreite minimal wird, damit die Dämpfung minimal wird. Wenn die Stufe vor dem Quarzfilter am Ausgang niederohmig genug ist, kann man am Eingang des Quarzfilters einen Längswiderstand in Reihe schalten und in deinem Falle am Ausgang des Filters gegen Masse einen Widerstand schalten. Die Widerstände muss man wie gesagt so dimensionieren das die Welligkeit am geringsten ist.Bei mir waren es 2,7Kohm. Da hilft nur das aufnehmen des Frequenzganges durch langsames wobbeln. Bei krasser Fehlanpassung verändert sich auch die Form der Durchlasskurve und die Selektion wird schlechter. Bedenke das die Quarze des Filters um etwa die halbe Bandbreite niedriger geschliffen sein müssen, wie die 77,5 Khz Mittenfrequenz. Quarze verstimmen sich in der Beschaltung nur nach unten. Ich habe nach dem Quarzfilter bei mir 5 Verstärkerstufen mit ICs mit einer Gesamtverstärkung von um die 20Millionen. Nur so habe ich die Amplitudenmodulation zuverlässig weg bekommen. Man hat ja hinter dem Quarzfilter Spannungen die sich im Millivoltbereich bewegen. Da braucht es schon 60-70dB an Verstärkung damit man von der Modulation nichts mehr sieht. Ralph
@Ralph Berres: > Schaue mal unter > http://www.et.fh-trier.de/diplom/Team/berres/downloadbereich/ und dann > Bauanleitungen Messtechnik/ DCF Frequenznormal. Da habe ich einen > kompletten DCF Frequenznormal inclusive dem Empfänger abgehandelt. Interessant, dankeschön. Das Word-Dokument hatte ich schon von irgendwo her, die Grafiken (Schaltpläne etc.) aber nicht. > Das Quarzfilter muss am Eingang und am Ausgang richtig abgeschlossen > sein, damit die Welligkeit innerhalb der Durchlassbreite minimal wird, > damit die Dämpfung minimal wird. Langsam dämmerts auch bei mir warum eine ein- und ausgangsseitige Anpassung erforderlich ist. Ich weiß nicht ob der Vergleich zutrifft, aber ich hab mir das gerade anhand eines frequenzkompensierten Spannungsteilers (Signal --- R1||C1 ---X--- R2||C2 --- GND mit Mittenabgriff am X) vorgestellt: da muss ja z.B. R1 auch zur übrigen Schaltung, d.h. zu C1, R2, C2 passen. > Die Widerstände muss > man wie gesagt so dimensionieren das die Welligkeit am geringsten > ist. Bei mir waren es 2,7Kohm. Da hilft nur das aufnehmen des > Frequenzganges durch langsames wobbeln. Hm, da fehlt mir das Equipment :-( (Nicht schlagen, ich besitze weder einen Funktionsgenerator, noch einen Frequenzmesser...) > Bei krasser Fehlanpassung > verändert sich auch die Form der Durchlasskurve und die Selektion wird > schlechter. Naiv wie ich bin hab ich mir drei 77.5kHz Quarze vom großen C geholt. Für meinen Steckbrett-Versuchsaufbau (bitte nicht schlagen!) scheinen die insofern zu genügen, als dass ich auf dem Oszilloskop eine Sinuskurve mit 400mVpp und den charakteristischen sekundenweisen Einbrüchen in der Signalamplitude sehe. > Bedenke das die Quarze des Filters um etwa die halbe > Bandbreite niedriger geschliffen sein müssen, wie die 77,5 Khz > Mittenfrequenz. Quarze verstimmen sich in der Beschaltung nur nach > unten. Warum wähle ich die Frequenz von vorne herein niedriger wenn sie durch die Beschaltung nochmals abgesenkt wird? Sitzen dann die 77.5kHz nicht irgendwie am oberen Rand der Durchlasskurve (oder zumindest rechts von der Mitte oder gar oberhalb irgendeines wie auch immer definierten Durchlassbereiches)? > Ich habe nach dem Quarzfilter bei mir 5 Verstärkerstufen mit ICs mit > einer Gesamtverstärkung von um die 20Millionen. Nur so habe ich die > Amplitudenmodulation zuverlässig weg bekommen. Hinter die Schaltung wie oben gezeigt soll auch bei mir noch ein Komparator. Bisher bin ich davon ausgegangen, dass sich die AM des Signals vielleicht hinter dem Komparator in einem Phasenfehler bemerkbar macht. Meiner qualitativen Überlegung nach müsste ein solcher Phasenfehler jedoch im zeitlichen Mittel bereits bei Mittelung über wenige Sekunden Null sein, ergo eine dahinter angeschlossene PLL mit einer Zeitkonstanten im sagen wir zweistelligen Minutenbereich nicht beeindrucken. Stimmt das? > Man hat ja hinter dem Quarzfilter Spannungen die sich im > Millivoltbereich bewegen. Da braucht es schon 60-70dB an Verstärkung > damit man von der Modulation nichts mehr sieht. Stimmt meine Überlegung, dass Du diesen Aufwand an Signalverstärkung betreibst, um hinter dem letzten OpAmp ein Signal zu erhalten, dass einfach nur bereits auf kleinen Zeitskalen (Sub-Sekunden- Bereich?) einen geringen Phasenjitter aufweist? Wenn ich mich recht erinnere hatte hier jemand mal geschrieben, dass die Kurzzeitstabilität des empfangenen DCF77-Trägers im Bereich von 10^-9 liegt. Reicht es demnach nicht, einen 10MHz-Oszillator phasenstarr an den DCF77-Träger zu koppeln, um ein 10MHz-Signal mit in Etwa der selben Kurzzeitstabilität zu erhalten, wobei "in Etwa" hier durchaus eine Zehnerpotenz sein darf? (Daher meine Idee mit der Kurzzeitstabilität von 10^-8 !) @Peter R.: > Erst mit diskretem Aufbau des > Komparators,als Differenzverstärkerstufe mit bewusst geringem Strom, > wurden die Störsignale schwach genug. Danke für den Tip und für die Literaturhinweise. Ich werd mal googlen :-) Stephan
Hallo Stephan Ähm ich habe mich natürlich geirrt. Durch die Serienschaltung der Kondensatoren erhöht sich die Mittenfrequenz leicht, so das ich in meinen Fall ich die Quarze um 6 Hz niedriger wählen musste. Ich habe 4 Quarze ( die richtig großen in so ca 7cm langen Gehäuse ) und ca 10Hz Bandbreite. Wenn das Filter richtig dimensioniert ist und die Begrenzung in den nachfolgenden Stufen symetrisch erfolgt, sollte hier eigentlich keine störende Phasenfehler entstehen. Die Phasenregelschleife der PLL kann prinzipiell nur die Langzeitstabilität verbessern. Die Kurzzeitstabilität muss der zu disziplinierenden Quarz selber bereitstellen. Wenn man jetzt bedenkt das man für eine Stabilität von 10exp-9 bereits eine Beobachtungszeit und somit eine Regelzeitkonstante im Stundenbereich benötigt, kommt für den zu disziplinierenden Quarz nur ein Quarzthermostat edelster Qualität in Frage. Der muss nämlich über einen Zeitraum von mehreren Stunden die Stabilität von 1oexp-9 halten so als wäre eine PLL garnicht vorhanden. Wenn man 10exp-8 anstrebt dann verringern sich die Anforderungen dementsprechend. Aber selbst wenn man bei 10exp-8 nur Zeitkonstanten im 20 Minutenbereich benötigt ist das mit einer analogen PLL nur noch schwer zu machen. Deswegen war ich den Weg über eine digitale Regelschleife gegangen. Die großen Edelschmieden der Messgeräte wie R&S haben übrigens Regelzeitkonstanten von Tagen benutzt und damit ein Rubidium Frequenznormal nachgeregelt. Phasenjitter welche im beispielsweise dem aperiodischen Teiler 10MHz auf 77,5 KHz entsteht wird durch das Integrieren in der Regelschleife praktisch vollständig ausgeregelt. Mittlerweile besteht ja auch die Möglichkeit aus dem GPS Signal eine Referenzfrequenz abzuleiten und Rubidiumfrequenznormale werden ja allmählich so erschwinglich das sich der doch sehr hohe Aufwand des DCF Frequenznormales nicht mehr so richtig rechnet. Man darf halt nur nicht auf Sonderangeboten aus China reinfallen. Ralph
> Das mit der Frequenzablage der Quarze ist wahrscheinlich nicht ganz so schlimm.
Die Quarze werden sowieso für eine bestimmte kapazitive Last hergestellt
sein, das bringt eine Frequenzablage, die mit der Beschaltung im Filter
in etwa übereinstimmt.
Dein Ergebnis zeigt ja, dass das DCF-Signal gut durchkommt, also nicht
auf der Flanke des Filters sitzt.
Peter R Ich kann das leider nicht bestätigen. Ich hatte mir bei der Firma Müller in Daun 4 Stück 77,500 KHz Quarze herstellen lassen. Leider war die Durchlasskurve des gesamten Filters genau 6 Hz zu hoch. Ich musste mir darauf 4 neue Quarze herstellen lassen. Genau um diese 6 Hz niedriger. Das hat mich fast 300DM gekostet. Ralph
Die Schaltung erinnert mich an einen 77.5kHz Empfänger von damals, als es noch nichts anders gab, war wohl in der Elektor abgedruckt. Die Quartze waren gross und teuer und sind heute nicht mehr beschaffbar. Die Empfindlichkeit der Schaltung war mieser als bei jedem aktuellen Funkwecker. Kann man 77.5kHz inzwischen nicht mit jedem normalen Prozessor direkt demodulieren?
Hallo Mawin Die Quarze musste man sich damals schon und muss man auch heute herstellen lassen. Es gibt Gott sei Dank noch Firmen wo man das für teueres Geld kann. Quarztechnik Müller in Daun z.B. Es gibt zwar auch diese Miniaturquarze und Schwinggabelresonatoren. Die Miniaturquarze haben aber eine viel zu geringe Güte und die Schwinggabelquarze eine viel zu geringe Großsignalfestigkeit. 625 Hz neben DCF77 ist die 5te Oberwelle der meist von den Zeilentransformatoren und Ablenkspulen der Fernseher abgestrahlte Zeilenfrequenz. Dessen empfangener Pegel ist oft 30dB über dem Nutzsignal von 77,5KHz. Was die Auswertung mit einen Mikroprozessor betrifft, hat Prof. Jochen Jirmann aus der Uni Braunschweig in der CQ-DL mal einen Weg aufgezeigt, wenige Monate nach dem ich meinen Aufbau veröffentlicht habe. Es geht also auch mit einen Mikroprozessor mindestens genau so gut wie mit meinem IC -Grab. Nur hatte ich keine Lust ein so komplexes Programm zu schreiben. Damals waren die Programmiertools auch extrem kostspielig. ( ASM8051 von Kail hat damals an die 4000 DM gekostet und ein Incircuit Emulator noch mal soviel ). Ralph Berres
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Eine anderer Lösungsweg ist es, das DCF-Signal auf eine (beliebige) ZF runterzumischen, dort zu filtern, und anschließend zurückzumischen. Der Aufwand ist zwar groß, ermöglicht es aber z.B. "Uhrenquarze" als Filter zu verwenden. Siehe Anhang. Ein solcher Empfänger, mit einem einzelnen Uhrenquarz als Filter und einem ATtiny13 als DDS-Generator, tut bei mir schon zwei Jahre lang gute Dienste.
Peter R. schrieb: > ... Siehe Anhang. > Ein solcher Empfänger, mit einem einzelnen Uhrenquarz als Filter und > einem ATtiny13 als DDS-Generator, tut bei mir schon zwei Jahre lang gute > Dienste. Gut zu wissen. Wo hast Du denn das doch etwas betagte SO42P herbekommen? Oder hast Du eine Nachfolgevariante eingesetzt?
Da ich den SO42 öfters verwendete, habe ich ihn im Vorrat. Ein modernes Mischer IC (Gilbert-Zelle, NE612?) würde die gleichen Dienste tun.
Hallo, wenn schon mischen, dann richtig runter! Auf 500 Hz reicht eine Filtergüte von 10 für 50-Hz-Bandbreite. Da kann man ein Sallen-Key-Filter einsetzen. Die Mischfrequenz muss natürlich aus dem disziplinierten Oszillator stammen.
Peter R Bedenken sollte man aber 1. Der Störpegel der 5ten Oberwelle der Zeilenfrequenz eines Fernsehers kann durchaus hinter dem Kaskodeverstärker Ausgangsspannungen von mehreren hundert Milivolt erzeugen, während das Nutzsignal nur einige Milivolt beträgt. Der Störpegel darf natürlich nicht sowohl die Mischer als auch den Filterquarz selbst übersteuern, sonst gibt es eine Phasenmodulation. Gerade bei diesen Uhrenquarzen habe ich da meine Zweifel ob die den Pegel intermodulationsarm mitmachen. Auch fällt es mir schwer zu glauben das die Durchlasskurve sauber, symetrisch und mit der nötigen Flankensteilheit zu realisieren ist. ( Ich habe dafür 4 von diesen großen 77,5 KHz Quarzen gebraucht ). Weiterhin muss der Umsetzoszillator eine bessere Stabilität als der zu disziplinierende Oszillator haben, weil dieser Oszillator voll in die Kurzzeitstabilität eingeht. Das Mischen und wieder rückmischen mit der selben Frequenz hat lediglich auf die Langzeitstabilität keine Auswirkung, weil ein driften der Frequenz sich wieder rauskürzt. Superhetempfänger sind in einen Frequenznormal immer problematisch, darum wird auch weiterhin von den renomierten Firmen wie z.B. R&S Geradeausempfang eingesetzt. Guido bedenke bitte das du bei so niedrigen ZF auch Probleme mit der Spiegelfrequenzunterdrückung bekommst. Da langt ein einfaches sallen-Key Filter nicht mehr. Ralph Berres
Hmmh, verstehe ich noch nicht ganz. Wenn ich den 10-MHz-Takt (des am besten OCXO) durch 128 teile und mit 77,5 kHz mische, erhalte ich 625 Hz. Die Summe liegt bei >155 kHz, sollte also leicht zu entfernen sein. Übersehe ich noch ein Mischprodukt? Gruß, Guido
Bei der Rückmischung werden nicht nur Frequenzfehler, sondern auch Phasenfehler ausgeglichen, solange sie sich innerhalb der Bandbreite der ZF bleiben. Da reicht dieser quarzgesteuerte DDS-Oszillator. Ich will doch keine Filterkurven malen, und dazu 4 Filterquarze in Einzelfertigung herstellen lassen. Wozu muss die Filterkurve sauber, symmetrisch und mit toller Flankensteilheit versehen sein, ich brauche da keine Rekorde, um glücklich zu sein. Dass ich hier mit einem einzelnen Uhrenquarz für ein Euro eine prima Nahselektion hinbekomme, reicht mir vollkommen aus. Selbstverständlich kann Jeder anstatt des Uhrenquarzes irgendeinen andren, besseren nehmen, wenn er einen hat. Das Mischkonzept erlaubt das ja. Nur, mir gings darum, für ca. 30 Euro Aufwand eine brauchbare Lösung herzustellen. Diese Schaltung will ich doch nicht auf den Markt bringen, sondern sie stellt eine Lösung dar, die ohne gewaltigen Aufwand ein brauchbares Ergebnis bringt.
Ralph Berres schrieb: > Die Phasenregelschleife der PLL kann prinzipiell nur die > Langzeitstabilität verbessern. Die Kurzzeitstabilität muss der zu > disziplinierenden Quarz selber bereitstellen. Das war mir bisher nicht klar. Danke für den deutlichen Hinweis auf diese Tatsache. Langsam kapiere ich, wo die Schwierigkeiten bei einem solchen Unterfangen tatsächlich liegen. > Wenn man 10exp-8 anstrebt dann verringern sich die Anforderungen > dementsprechend. Vielleicht sollte ich meine Genauigkeitsanforderungen zunächst mal drastisch reduzieren. Ich hab gestern eine AppNote von Fluke (http://assets.fluke.com/appnotes/it_products/6681dcf.pdf) gefunden, in der ein Beispiel für die Kurzzeitstabilität des empfangenen DCF77-Trägers angegeben wird. Wenn ich das richtig interpretiere, zeigt das Beispiel (Seite 2) eine Unsicherheit von 10^-7 auf einer Zeitskala von 100 Sekunden. Das liegt >= 2 Größenordnungen über dem, was ich bisher für Möglich gehalten habe. Nun frage ich mich, was für ein Aufwand für Stabilitäten im Bereich 10^-6 oder 10^-7 zu treiben wäre? Kann mir da jemand eine konkrete Vorstellung geben? Vermutlich hätte ein Gerät mit einer solchen Präzision den Namen Frequenz"normal" nicht mehr verdient, aber seis drum. Bitte versteht mich nicht falsch, ich bin einerseits Anfänger und recht naiv und habe andererseits die Schwierigkeiten des Projekts an völlig anderen Stellen vermutet. > Mittlerweile besteht ja auch die Möglichkeit aus dem GPS Signal eine > Referenzfrequenz abzuleiten Außenantenne geht bei mir nicht und von Innen heraus hab ich kaum Sicht auf freien Himmel. GPS ist dann wohl eher problematisch, oder? Liebe Grüße und dankeschön an alle, Stephan
Stephan M. schrieb: > Bitte versteht mich nicht falsch, ich bin einerseits Anfänger und recht > naiv und habe andererseits die Schwierigkeiten des Projekts an völlig > anderen Stellen vermutet. Das Projekt ist mit etwas Geduld auch von einem Anfänger sauber zu stemmen. Nun, eine guter Qurz mit entsprechender Kurzzeitstabilität als Basis für den (nachzuregelnden Oszilator) ist schon mal ein wesentlicher Punkt. Der Aufbau ist auch einer. Aber 10e-8 bis 5x10e-9 sind schon zügig erreichbar. Auf der anderen Seite sollte man vielleicht mal über den Tellerrand schauen: Rubidium Normale (10MHz) gibt es gerade für 80 Euro zzgl. Zoll im ebay -- da wäre ich eher dabei mir ein solches zu kaufen. Es sind gebrauchte Efratom, und die Qualität ist wirklich gut. > >> Mittlerweile besteht ja auch die Möglichkeit aus dem GPS Signal eine >> Referenzfrequenz abzuleiten > > Außenantenne geht bei mir nicht und von Innen heraus hab ich kaum Sicht > auf freien Himmel. GPS ist dann wohl eher problematisch, oder? Nein, Plazierung an einer Außenwand oder Fenster reicht oft aus. BTW: Für DCF77 Antennen gilt bei einfachem Gradeausempfang noch mein Tipp: das vor allem Röhrenfernseher genug Störungen abstrahlen, die einen Abstand von mehreren Metern sinnvoll erscheinen lassen. Mußt also mal ein wenig herumprobieren. Würde sagen, fang einfach mal an mit ersten Tests und dann poste mal wie es aussieht bzw. wo Probleme auftreten. Dann kriegen wir das schon hin.
Andrew Ohne dem Stefan Angst machen zu wollen. Aber ich glaube du unterschätzt die Problematik eines DCF77 Frequenznormales um einiges. Mal eine Frage hast du die Möglichkeit die Stabilität solch eines Projektes auch mal wirklich genau zu untersuchen? Ich meine hast du Zugang zu einen calibrierten Rubidiumnormal, wo du das mal vergleichen kannst? Dann würde mich weiterhin interessieren was von den 80 Euro Rubidiumnormale bei Ebay ( Sie stammen aus China ) wirklich zu halten ist? Ich kenne sie nämlich nicht, bin aber misstrauisch, zumal mir ein Mitarbeiter von Rohde&Schwarz aus dem Kalibrierlabor mal erzählt hat das diese Frequenznormale Rücklaeufer von Efratom sind die die Spezifikationen nicht mehr einhalten und deren Reparatur sich nicht lohnen würde. Sie wurden dann en Block für billig Geld als Schrott nach China verkauft. Es kann natürlich sein das der das nur erzählt hat,was ich wiederum nicht glaube. Aber mich würde dann schon interessieren ob man vor diesem Hintergrund sowas empfehlen kann. Du scheinst so einen Efratom offensichtlich zu besitzen und die Möglichkeit zu haben die Stabilität nachzumessen. Ich bin gespannt auf deine Antwort. Für 80 Euro würde ich jedenfalls kein Selbstbauprojekt mehr starten. Denn ein ( einwandfrei funktionierendes ) Rubidiumnormal ist auf jedenfall mal mindestens um eine Zehnerpotenz besser als ein noch so gut gebautes DCF Frequenznormal. Guido Stimmt da habe ich mich glatt vertan. Ralph
@Ralph Berres: > Ohne dem Stefan Angst machen zu wollen. Angst habe ich eigentlich nur davor, Euch mit meinen überzogenen (An)forderungen, der anschliessenden Zurückruderei und meiner "Muss-doch-gehen"-Anfängermentalität zu vergraulen :-) Na ja, andererseits: Ich hab Spaß am Basteln und ich möchte bei dem ganzen was lernen. Mein Wunsch wäre, langfristig über einzelne "Oh ein Wunder ist geschehen, meine Schaltung macht irgendwas"-Erlebnisse hinauszukommen. > Dann würde mich weiterhin interessieren was von den 80 Euro > Rubidiumnormale bei Ebay ( Sie stammen aus China ) wirklich zu halten > ist? Würde mich auch interessieren. @Andrew Taylor: > Das Projekt ist mit etwas Geduld auch von einem Anfänger sauber zu > stemmen. [...] Aber 10e-8 bis 5x10e-9 sind schon zügig erreichbar. Danke für die Motivation :-) Egal, selbst wenns weniger stabil (oder nix) wird, hoffe ich darauf, am Ende sagen zu können, dass ich dabei was gelernt habe. So lange sich Aufwand und Ergebnis im richtigen Verhältnis befinden, hab ich schon den Willen, rauszuholen, was geht. Stephan
Ralph Berres schrieb: /flame on > Andrew > > Ohne dem Stefan Angst machen zu wollen. Aber ich glaube du unterschätzt > die Problematik eines DCF77 Frequenznormales um einiges. Na ja, ich habe erst 12 Stück erfolgreich aufgebaut und weiß nicht ob das in Deinen Augen irgendwas aussagt. Ich bin aber auch nicht sonderlich religiös und überlasse daher Glaubensfragen den entsprechenden Kirchen. > Mal eine Frage hast du die Möglichkeit die Stabilität solch eines > Projektes > auch mal wirklich genau zu untersuchen? Ich meine hast du Zugang zu > einen > calibrierten Rubidiumnormal, wo du das mal vergleichen kannst? ja und ja. *) > > Dann würde mich weiterhin interessieren was von den 80 Euro > Rubidiumnormale bei Ebay ( Sie stammen aus China ) wirklich zu halten > ist? > Ich kenne sie nämlich nicht, bin aber misstrauisch, zumal mir ein > Mitarbeiter von Rohde&Schwarz aus dem Kalibrierlabor mal erzählt hat das > diese Frequenznormale Rücklaeufer von Efratom sind die die > Spezifikationen nicht mehr einhalten und deren Reparatur sich nicht > lohnen würde. Sie wurden dann en Block für billig Geld als Schrott nach > China verkauft. Es kann natürlich sein das der das nur erzählt hat,was > ich wiederum nicht glaube. Ja Ralph dass wissen wir hier alle das Du jede Menge gehört hast und etc. Die Folge ist dann stets derartige Anfragen Deinerseits ob ich das selber erlebt/erprobt/vermessen/etc. habe. Ich bin es auch leid immer wieder in diesen sinnfreien persönlichen "Könnte aber, müßte aber " Monologe von Dir zur Antwort aufgefordert zu werden. Nimm einfach mal zur Kenntnis, das ich das was ich hier schreibe selbst erfahren und bewertet habe, und das auch kann. > > Für 80 Euro würde ich jedenfalls kein Selbstbauprojekt mehr starten. > Denn ein ( einwandfrei funktionierendes ) Rubidiumnormal ist auf > jedenfall mal mindestens um eine Zehnerpotenz besser als ein noch so gut > gebautes DCF Frequenznormal. Um mal wieder ontopic zu werden: R&S ist eine sicher hochgeschätzte und präzide Firma. Es mag sein das deren Anforderungen von den China-Auktions Rb Normalen nicht erfüllt werden. Die Rb Normale die zur Zeit in ebay.de angeboten werden (man findet sie heute eigentlich sofort wenn man nach Rubidium sucht) sidn vermssen, der Meßplatz dürfte auch kritische Geister wie Dich zumindest beruhigen. Der Rest der Leser kann gerne selber entscheiden ob er es für 80 Euro wagen mag. Ich hatte hier bisher 5 Stück vom Verkäufer, alle erfüllen die Specs. Das ist aus Sicht eines Käufers mehr als zufriedenstellend, ich würde es schlicht als sehr gut bezeichnen. Die 10e-8 bringen sie spielend, und so wollte es Stephan ja gern ;-) So, jetzt ist das denke ich geklärt. Wir können also wieder zum eigentlichen Threadthema zurückkehren. *)Wobei diese Frage von einem "Fachmann" wie Dir ja lauten müßte: Und hast Du Zugang zum einem Cäsiumnormal, und Phasenschreiber, und.... denn ein kalibirertes Rb-Normal bringt einen nut unwesentlich weiter. Würde ich aber auch bejahen können.
Stephan M. schrieb: > Na ja, andererseits: Ich hab Spaß am Basteln und ich möchte bei dem > ganzen was lernen. Mein Wunsch wäre, langfristig über einzelne "Oh ein > Wunder ist geschehen, meine Schaltung macht irgendwas"-Erlebnisse > hinauszukommen. > Nun, das kriegt man schon hin. Ist also sicher bis 1. Quartal Q2010 abzuschließen ;-)) > Danke für die Motivation :-) Egal, selbst wenns weniger stabil (oder > nix) wird, hoffe ich darauf, am Ende sagen zu können, dass ich dabei was > gelernt habe. So lange sich Aufwand und Ergebnis im richtigen Verhältnis > befinden, hab ich schon den Willen, rauszuholen, was geht. Wenn es denn doch auf Selbstbau herausläuft: Was ist denn schon vorhanden bezüglich des Materials für Qurzzeitbasis/-Oszillator, etc. ? Oder mußt Du alles noch einkaufen?
Stefan versuche einfach mal ungeachtet der wirklichen Stabilität eine schon tausendmal veröffentlichte analoge DCF77 PLL zum laufen zu bekommen. Mit einen einfachen 10 MHz Quarz und wie schon beschrieben einen Empfänger nach dem rückmischprinzip. Da ist der Aufwand am geringsten. Wenn du das mal stabil zum laufen hast, versuche als nächstes die Regelzeitkonstante schrittweise zu erhöhen auf sagen wir mal 20 Minuten. Gleichzeitig must du aber dann auch den Ziehbereich deines Oszillators schrittweise kleiner machen, bist du irgendwann mal soweit bist das du pro/Volt Regelspannungsänderung die Quarzfrequenz sich so um 0,2Hz ändert. Hast du das stabil am laufen, bist du an dem Punkt angekommen wo man mit 10exp-9 rechnen kann. Du kannst aber auch 10exp-8 anstreben dann kommst du mit etwa 2 Minuten Regelzeitkonstante hin und 2 Hz/ Volt. Aber in beiden Fällen brauchst du schon einen Quarzthermostat, die recht teuer sind. Mit einen simplen 10MHz Quarz würde ich mit 10exp-7 rechnen. Alles in allem ein schönes Projekt für zu lernen aber ganz bestimmt kein Sonntagsnachmittagsprojekt. Ich habe an meinem Frequenznormal immerhin fast ein Jahr an Zeit investiert. Ralph
MaWin schrieb: [...] > Kann man 77.5kHz inzwischen nicht mit jedem normalen Prozessor direkt > demodulieren? hmhhh, und wenn der Demodulator selbst Phasenjitter rein bringt... ...wie stabil ist denn der Quarzoszillator vom Prozessor? ... das kann einem auch auf die Füsse fallen... ...jedenfalls, wenn man von 1e-9 oder auch nur 1e-8 träumt. ;-)
Peter R. schrieb: > Eine anderer Lösungsweg ist es, das DCF-Signal auf eine (beliebige) ZF > runterzumischen, dort zu filtern, und anschließend zurückzumischen. [...] ...der Mischer ist aber auch nicht ideal. > Der > Aufwand ist zwar groß, ermöglicht es aber z.B. "Uhrenquarze" als Filter > zu verwenden. Naja, wenn der DCF-77 wirklich so super stabil seine 77,5 kHz liefert, ist der 0815-Uhrenquarz vermutlich eher eine Störquelle, als eine Hilfe ;-) > Siehe Anhang. > Ein solcher Empfänger, mit einem einzelnen Uhrenquarz als Filter und > einem ATtiny13 als DDS-Generator, tut bei mir schon zwei Jahre lang gute > Dienste. glaube ich gerne. Und wie stabil wird die ganze Mimik? Hast Du den ganzen Aufbau auch im Temperaturschrank?
@ Stephanm: Um mal Zahlen ins Spiel zu bringen: Ich konnte bei ebay einen OCXO von KVG für unter 30 Eur ersteigern. Der braucht nach dem Einschalten ein paar Minuten zum Aufwärmen, läuft nach gut zwei Minuten mit besser 10^-7, wobei er lediglich mit einem Poti eingestellt ist. Meine Messmöglichkeiten gehen bis besser 10^-8, was an Kurzzeitstabilität damit locker gewährleistet werden kann (nach max. 10 Minuten). Der OCXO kann mit einer Spannung nachgestellt werden, könnte also leicht mit DCF77 diszipliniert werden. Gruß, Guido
Ist zwar kein DCF77, aber was haltet ihr davon? http://www.hanssummers.com/gpsref.html Ich spiele auch mit dem Gedanken mal was "richtig genaues" zu bauen. Als Oszillator hätte ich einen TCXO 12.8MHz +-2.5ppm mit Regelspannung. Ob es das wirklich bringt wie es beschrieben ist? estimated accuracy of 10,000,000.000 +/- 0.002Hz Das sind 2e-10 wenn ich nicht irre.
>Zu den Zweifeln an meinem Einfach-Konzept eines DCF-Empfängers.
Meine Lösung ist nicht Formel-Eins, sondern ein vom Privatmann
bezahlbarer PKW. Deswegen, beschreibe ich, zur Klärung meinen Anspruch
an die Frequenzstabilität des DCF-Signals aus meinem Empfänger:
Ich habe einen OCXO mit 4MHz, der per 10-Gang-Potentiometer
feinkorrigierbar ist und von mir als "Normal" verwendet wird.
Er läuft ständig durch und wird bei Bedarf (Kontrolle)an den Kanal A
meines Zweikanalscope angeschlossen, der auch zum Triggern verwendet
wird. An Kanal B kommt mein DCF-Frequenznormal. (Nachdem es in den
Zeiten des digitalen TV bald mit exakter Zeilenfrequenz aus ist)
Wenn eines der beiden Signale wandert, korrigiere ich entsprechend nach.
Das "Wandern" ist eindeutig erkennbar, wenn die seitliche
Geschwindigkeit so groß ist, dass innerhalb 1o sec das mit 0,1 usec/cm
geschriebene Bild um 1cm verschoben wird. In 100 sec ist das 10 cm oder
1usec.
Die Auflösung meines Messverfahrens ist also 10exp -8, nämlich 1 usec
Verschiebung in 100 sec. Größere Genauigkeit hat für mich keinen Sinn,
denn ich kann deren Einhaltung garnicht erkennen.
Für diesen Zweck reicht der beschriebene Empfänger völlig. Den habe ich
übrigens zum Nulltarif aus lauter Altteilen aufgebaut.
Wer imstande ist, den DDS-Oszillator mit einem Attiny13 zu bauen und zu
programmieren und Spulen für 77,5kHz und 32 kHz herzustellen, schafft
den Selbstbau dieses Empfängers durchaus.
Andrew Ich habe dir lediglich eine ernstgemeinte Frage gestellt, ob du Erfahrung mit den 80Euro Rubidiums gemacht hast, weil ich im positiven Falle sowas gerne auch weiterempfehlen würde. Du würdest, wenn du von einen kompetenten Leiter eines Kalibrierlabors gewarnt würdest, wohl auch erst mal misstrauisch werden oder nicht? Ich selbst habe 2 Rubidiumnormale eines von R&S und ein Efratom, ( wobei der Efratom deutlich unstabiler ist als der R$S ). Deswegen wollte ich mir kein drittes ( 80 Euro aus China )bestellen, um für Freunde eine sichere Aussage zu treffen. So dicke ist mein Geldbeutel auch nicht gefüllt. Das R&S Rubidium wurde sogar vor kurzem mit einem Cäsiumnormal und einen Phasenschreiber calibriert. ( Was in der Tat nichts heisen muss ). Stattdessen fängst du wie schon öfters wieder an mit einer gehörigen Arroganz zu reagieren, die auch anderen schon aufgefallen ist. Keine Angst ich will deine Kompetenz schon nicht angreifen, zumal ich ja auch nichts über deinen Hintergrund weiss. Allerdings lasse ich mir auch nicht am Zeug flicken. Aber letztendlich hast du ja weiter unten mir die Frage beantwortet, das du 5 Stück bestellt hättest. Danke ich werde dann meine Empfehlungen danach ausrichten und die Interessenten gegebenfalls an dich verweisen. Ralph
Angehängte Dateien:
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Dcf77Quarzfilter.png
3,6 KB
So, um dieses für mich immernoch aktuelle Thema mal wiederzubeleben hab ich mal versucht, mir das Verhalten des jetzigen Ladderfilters mal genauer anzusehen. Die Grafik (Anhang) zeigt das frequenzabhängige Verhalten des Ladderfilters und dem nachfolgenden Verstärker (Q1, IC1). Inzwischen (um präzise zu sein: Seit heute Mittag, als der Postbote da war :-) steht mir zwar ein Funktionsgenerator zur Verfügung, zur Messung der Ausgangsspannung musste allerdings mein Multimeter ran, die Umrechnung in dB stammt von mir selbst. Daher sowie auf Grund des Rauschens der Schaltung und auch leider vorhandener 50Hz-Störungen (macht zusammen 4.1mV RMS am Ausgang ohne Eingangssignal) ist der Dynamikumfang meiner Messmöglichkeiten nicht sonderlich groß. Wenn ichs richtig geblickt habe sollte er rechnerisch so um die 35dB liegen, da der maximale Ausgangspegel (bei f=77499.6Hz) hinter IC1 bei 280mV liegt. Die eingespeisten Frequenzen sind auf ca. 0.15Hz genau, wie ein Vergleich mit dem empfangenen DCF77-Träger auf dem Oszilloskop zeigt. Es handelt sich bei der vermessenen Schaltung nach wie vor um meinen Steckbrettaufbau :-) Na ja, die Filterkurve sieht halt sicherlich nicht so aus wie man das erwarten würde. Mein nächstes Ziel wäre es nun, den Ladderfilter nochmal gescheit zu entwerfen. Vielleicht könnte mir der ein oder andere hier dazu noch ein bisschen unter die Arme greifen...? liebschau Jedenfalls halt ich Euch auf dem laufenden, in der Hoffnung, dass es noch jemanden Interessiert. Liebe Grüße und vielen Dank an alle, Stephan
Das sieht nach einer krassen Fehlanpassung sowohl am Eingang als auch am Ausgang aus. Also mal mit Abschlußwiderstand und Serienwiderstand am Eingang des Filters spielen. Zude´m fällt mir auf das das Filter mit der unteren Flanke genau auf den 77,5KHz liegt, die Quarze also zu hoch in der Frequenz liegen Das deckt sich auch mit dem was ich in meinem Artikel schon mal geschrieben habe. Ralph
Ralph Berres schrieb: > Das sieht nach einer krassen Fehlanpassung sowohl am Eingang als auch am > Ausgang aus. Also mal mit Abschlußwiderstand und Serienwiderstand am > Eingang des Filters spielen. Nachdem ich den gesamten gestrigen Tag damit verbracht habe, meine Quarze sowie einen Ladderfilter aus zwei Quarzen in Verbindung mit diversen Abschlusswiderständen auszumessen bin ich, zumindest was das angeht, ein bisschen schlauer. Der "Crystal Ladder Filter Calculator" (s.u.), den ich zur Dimensionierung des Filters verwendet habe, spuckt mir Filterimpedanzen von ca. 100kOhm aus, und in der Tat liefert das in einer Spice-Simulation des Filteraufbaus eine deutlich bessere Filterkurve als mein ursprünglicher Ansatz, wenn ich den berechneten Wert als Abschlusswiderstand verwende. (Mit den Kapazitäten von 10pF lag ich übrigens nicht so ganz falsch, je nachdem welche Quarzparameter ich zur Dimensionierung des Ladderfilters verwende, komme ich auf Werte im Bereich von 9...13pF.) In der Praxis sehe ich jedoch nur mistige Durchlasskurven. Die Serienresonanzen meiner Quarze liegen alle ein paar Hz auseinander (77494Hz, 77496Hz, 77498Hz bei Serienkapazität Cs=0). Das ist jetzt nicht sonderlich genau gemessen, und vor allem auch nicht mit einem standardisierten Messaufbau, so wie er z.B. im Quarzkochbuch steht. Letztlich denke ich aber, dass ich mit (unselektierten) Standardquarzen (3€ Stimmgabelquarz von großen C) hier nicht weiterkomme. Um mal wild zu spekulieren: Der Grund dürfte ja wohl sein, dass es hier um Filterbandbreiten im Bereich von 5Hz geht, was Größenordnungsmässig den Unterschieden in den Serienresonanzfrequenzen entspricht. Eigentlich hätte ich mir das ja vorher denken bzw. ausrechnen können, hab ich aber nicht... Ralph Berres: > Zude´m fällt mir auf das das Filter mit der > unteren Flanke genau auf den 77,5KHz liegt, die Quarze also zu hoch in > der Frequenz liegen Das deckt sich auch mit dem was ich in meinem > Artikel schon mal geschrieben habe. ...und das deckt sich auch mit meiner praktischen Beobachtung von gestern sowie dem, was Spice für meine Filterkombinationen ausspuckt. Peter R.: > Ich will doch keine Filterkurven malen, und dazu 4 Filterquarze in > Einzelfertigung herstellen lassen. Das Filterkurven malen war eigentlich ganz interessant, aber langwierig. Quarze speziell anfertigen kommt eigentlich für mich nicht in Frage. Ralph Berres: > versuche einfach mal ungeachtet der wirklichen Stabilität eine > schon tausendmal veröffentlichte analoge DCF77 PLL zum laufen zu > bekommen. Mit einen einfachen 10 MHz Quarz und wie schon beschrieben > einen Empfänger nach dem rückmischprinzip. Vielleicht verwende ich die falschen Begriffe bei der Google-Suche, denn so viele solcher Schaltungen sind mir bisher nicht begegnet. Es geht eher in Richtung "eine Hand voll". Außerdem hab ich dazu noch ein paar Fragen... Peter R.: > Dass ich hier mit einem einzelnen Uhrenquarz für ein Euro eine prima > Nahselektion hinbekomme, reicht mir vollkommen aus. Wenn ichs richtig verstehe, läge der Vorteil beim Rückmischprinzip nun doch auch dabei, dass ich den zusätzlichen Freiheitsgrad in der LO-Frequenz gezielt dazu einsetzen kann, um mit einem Niederfrequenz-Standardquarz als Filter einigermaßen glücklich zu werden. Sprich: Wenn mein 32.768Hz-Quarz halt z.B. auf 32.771Hz, d.h. um 3Hz (+100ppm) zu hoch filtert, kriege ich dennoch einen sehr schmalbandigen Filter hin, da ich die LO-Frequenz ja um diese 3Hz anpassen kann. Andererseits muss ich doch dazu voraussetzen, dass die LO-Frequenz stabil genug ist, damit der auf 32.768+x Hz runtergemischte DCF77-Träger dauerhaft im Durchlassbereich des Quarzfilters liegt. Bei Peter kommt die LO-Frequenz ja wiederum aus einem DDS-Oszillator, d.h. es ist ein weiterer Quarz für die Frequenzstabilität des LO verantwortlich. Gleichzeitig altert der als Filter eingesetzte Uhrenquarz ja auch noch... So richtig klar ist mir irgendwie noch nicht, wie man das alles (d.h. den DDS-Oszillator vs. Filterkurve des Uhrenquarzes) ausgeregelt kriegt... Peter R.: > Ich habe einen OCXO mit 4MHz, der per 10-Gang-Potentiometer > feinkorrigierbar ist und von mir als "Normal" verwendet wird. > Er läuft ständig durch und wird bei Bedarf (Kontrolle)an den Kanal A > meines Zweikanalscope angeschlossen, der auch zum Triggern verwendet > wird. Wenn ich Dich richtig verstehe, justierst Du den OCXO letzenendes von Hand nach? Ich bin verwirrt... Liebe Grüße & dankeschön, Stephan Link: Crystal ladder filter calculator -> http://www.giangrandi.ch/electronics/crystalfilters/xtalladder.html
Hallo Stephan Ich persöhnlich halte von den ganzen Konzepten , wo vorher gemischt wird nichts, weil immer die Localoszillatorfrequenz mit in die Genauigkeit eingeht. Wenn man runtermischt filtert und wieder raufmischt kann man zwar den gleichen Localoszillator verwenden, so das sich die Drift wieder rauskürzt, aber dafür läuft das Filter irgendwann raus weil sich in diesem Falle ja die ZF ändert. So gesehen ist diese Möglichkeit eigentlich Murks. Ich habe Anfangs auch mit diesen Stimmgabelfiltern experimentiert, bin aber zu dem Schluss gekommen, das 1. die Güte nicht so berauschend war, 2. die Austeuerbarkeit also die Großsignalfestigkeit mehr als bescheiden war. Nach vielen Experimenten ( auch mir haben 1994 die 280 DM Investition in 4 Quarze verdammt weh getan ) habe ich mir dann doch die Quarze nach meinen geforderten Spezifikationen herstellen lassen. Bedenke an dem Filter liegen am Eingang nicht nur die 77,5KHz mit vielleicht einen Pegel von 10mV sondern auch noch eventuell die 5fache Zeilenfrequenz eines Fernsehers mit vielleicht 400mV oder mehr. Wer weiss was die Ferritantenne noch für Müll einfängt. Das alles addiert sich zu einer ganz ansehnlichen Spannung am Eingang des Quarzfilters auf. Wenn das Filter dann übersteuert sind Phasenmodulationen vorprogrammiert. Bei mir hat sich als richtige Abschlusswiderstände was im 3Kohm rauskristallisiert. Mag sein das die Miniaturquarze eine höhere Impedanz brauchen. Auf jedenfall ist es nicht gerade günstig wenn die Quarze in der Frequenz soweit streuen. Wenn der Zeittakt noch drüber soll ist übrigens 10Hz Bandbreite vonnöten, da man ja zwischen 100mSek und 200mSek breiten Pegelabsenkungen unterscheiden muss. Was die Uhrenquarze betrifft sind diese weder genügend austeuerbar noch genügend eng toleriert. Ob man mit solchen Miniaturstquarzen ein gescheites Filter hinbekommt sei mal dahingestellt. Die Güte dürfte viel zu gering sein. Ralph
Der OCXO ist völlig unabhängig vom DCF-Empfänger. sowohl OCXO als auch der DCF-Empfänger sind kontinuierlich in Betrieb. Wenn ich gerade meine Bastelphase habe, schaue ich beide Signale auf dem Scope an, meist ist keine Frequenzdifferenz erkennbar, da der Quarz des OCXO ja schon über Wochen eingelaufen ist. Bei erkennbarem und erklärbarem Unterschied wird er OCXO nachjustiert. Falls unklar ist, ob nicht irgendwelche Störimpulse aktiv waren, bastle ich eben noch eine Weile und schaue später nochmal nach. Der DDS-Oszillator des Empfängers wird auf den Filterquarz einjustiert, diesen Freiheitsgrad habe ich ja durch das Rückmischverfahren bekommen. Der LO-Oszillator kann mit nahezu jeder Quarzfrequenz arbeiten, schließlich lässt sich das Frequenzwort entsprechend korrigieren. Da AT-Quarze so etwa im 20ppm-Bereich Temperaturabhängigkeit zeigen, ist die Oszillatorfrequenz etwa um 0,8Hz temperaturabhängig. Der Hauptvorteil des Mischverfahrens liegt meiner Ansicht weniger im Einsatz des billigen Uhrenquarzes sondern mehr im Gewinn an Stabilität gegen Schwingen des Empfängers auf 77,5kHz, sodass man auch Standard-Empfänger-IC's verwenden kann.
Für die Weitabselektion wird ein Quarz nicht mehr als 25dB bringen. Vermutlich sind es wegen der eher miesen Qualität der Weckerquarze eher 15dB. Kaskadierung bringt dann entsprechend mehr - bis das Übersprechen die Sache begrenzt. Der Vorteil niederfrequenter Quarze ist die erreichbare Güte. Die sollte bei den Großen aus Daun zwischen 100K und 1M liegen. Bei z.B. 10MHz ist diese normalerweise (viel) niedriger. Vielleicht bei 30K ! Wenn man Glück hat, findet man ein 11,16MHz Quarz aus einem 9KHz Schrittweite PLL-Empfänger. Dies ist ein ganzzahliges Vielfaches von DCF77. Ansonsten wird das Phasenrauschen des Teilers durch die Aperiodizität etwas höher. Irgendwo in der Elektronik hat wohl einer der PTB mal einen interessanten Artikel zu aperiodischen Teilern geschrieben. Kai Klaas, schauste mal nach? Oder wars direkt von der PTB ? Dazu kommt dann noch das Phasenrauschen des eigentlichen Teilers. Hier soll 74F sehr gut sein. War da nicht mal ein Kommentar von Rhode?? Ich würde auf eine Logikfamilie mit möglichst symmetrischen Ausgängen achten. Das ist natürlich dann nicht F-Familie. Vielleicht wäre ein direkter Weg über einen NE602 möglich? Er hat bereits symmetrisch wirkende Eingänge. Ideal für eine Ferritantenne. Müßte man einen Abgriff auf der Empfangsspule machen wegen niedriger Eingangsimpedanz. Hm. Das mit der 5. Oberwelle 625Hz daneben gilt auch nur für klassisches Fernsehen per Röhre und Analogempfang. Beides oftmals nicht mehr gegeben. Mal ne andere Frage: Wo gibt es das Datenblatt vom TBA1752 ? Noch nie davon gehört. Der scheint ja uralt zu sein, oder Schreibfehler? Sogar die Chinesen wollen den nicht liefern ;-)
Hallo Abdul Genau deswegen hatte ich ja 4 Quarze aus Daun kaskadiert. Siehe http://www.et.fh-trier.de/diplom/Team/berres/downloadbereich/Bauanleitungen%20Messtechnik/DCF-Frequenznormal/ Hallo Stephan Du hattest nach Bauanleitungen eines DCF77 Frequenznormales gefragt. Es gab Bauanleitungen in der CQDL, in der Zeitschrift UKW-Berichte, in der Zeitschrift Funkamateur, und ich möchte wetten das die Zeitschrift Elektor auch mal sowas veröffentlicht hat. Allerdings eines vorweg. Alle Bauanleitungen haben eines gemeinsam. Die Zeitkonstante der Regelschleife ist viel zu kurz, oft nur mehrere 10 Sekunden. Auserdem wird in den meisten Fällen ein einfacher Quarz diszipliniert. Da ist im Ergebnis die Kurzzeitstabilität deutlich schlechter als die Langzeitstabilität, und in keinem Falle wird es stabiler als etwa 10exp-7. Erforderlich wäre aber eine Regelzeitkonstante von mehrere Stunden, wie es z.B. bei Rohde&Schwarz realisiert, wenn man eine Stabilität von 10exp-9 anstrebt. Auch hat Rohde&Schwarz einen Oszillator der von sich schon eine Stabilität von besser 10exp-9 hat. Das DCF Signal kann nur die Langzeitstabilität des Systems verbessern, also ein allmähliches wegtriften der Frequenz vermeiden. Sogar Rubidium Frequenznormale werden mit DCF diszpliniert. Allerdings mit Regelzeitkonstanten von mehreren Tagen. Ralph
Welche Stabilität erreicht man eigentlich mit einem Si571 im thermostabilisiertem Aufbau? Mit dem hätte man wirklich alle Optionen im Schaltungsaufbau offen. Das Ding ist fast die eierlegende Wollmilchsau. Hauptsächlich stören nur noch der Stromverbrauch und das er nicht mehrere unabhängige Ausgänge hat. Und der Preis, der aber für ein Einzelgerät in den Mannstundene untergeht.
Hallo Abdull steht doch im Datenblatt +-20ppm also 2*10exp-5 Bei dieser Quarzzerbröselungsschaltung würde mich eine höhere Stabilität auch wundern. Von einem Autor Namens Neubig wurde mal ein Buch verfasst worin auch beschrieben ist wie man hochstabile Quarzoszillatoren baut. Kann man sich gleube ich im Internet runterladen. Der Hatte auch mal in den UKW Bericht einen Artikel darüber geschrieben. Ralph
Hallo Ralph - Ich fragte nach einem Si571 MIT externem Thermostat! Wieso Quarzzerbröselungsschaltung? Den Si570/1 kann man im PPM-Bereich feinjustieren. Die Variante 571 hat einen VC-Eingang. Alles ist per i2c programmierbar. Was man dann noch brauch ist der Phasenvergleicher und einen Teiler, da der Si57x die notwendige niedrige Frequenz nicht direkt erzeugen kann. Da würde ein 4060 reichen. So, das kannste dann mit deinem Aufbau vergleichen ;-) (In allen Ehren) Ja, digitale Justierung "Schleifenfilter" ist nun auch schon eingebaut. Was fehlt ist der Beweis durch Aufbau und Vergleich mit glaubwürdigem Normal.
Hallo Abdul Naja wenn man intern die Oszillatorschaltung sich anschaut ist es ein Cmos Inverter zwischen dessen Pins der Quarz geschaltet ist. Diese Schaltung ist zwar bei weiten nicht so schlimm wie die TTL Schaltungen aus den 70 Jahren die haben echt den Quarz fast zerstört, aber für einen hochstabilen Oszillator versucht man die Leistung mit der der Quarz beaufschlagt wird so gering wie irgendwie möglich zu halten. Oft mit einer getrennten Oszillatorschaltung und einer getrennten Schaltung der den Grad der Rückkopplung regelt. Die Rückkopplung ist so lose das der Quarz gerade vernünftig schwingt.Der Quarz wird so wenig wie möglich bedämpft. Der eigentliche Ofen ist wieder eine andere Sache. In der Regel verwendet man Quarze dessen Temperaturumkehrpunkt bei etwa 70° liegt. Die Temperatur des Thermostaten stellt man dan so ein das man genau diesen Temperaturumkehrpunkt trifft. Da ist die Auswirkung der Temperaturänderung am geringsten. Die Temperatur wird dann auf 0,01° konstant gehalten. Dies erfordert im allgemeinen eine doppelte Isolierung. Das ganze gestaltet sich sehr aufwendig. Übrigens es ist nicht Zufall das die meisten Quarzthermostaten 5MHz Frequenz haben. Genau bei dieser Frequenz ist die Temperaturabhängigkeit am geringsten. Gute QuarzThermostaten können eine Stabilität über 24 Stunden gemessen von besser 10exp-9 erreichen. Schaue dir mal das Innenschaltbild und Aufbau von dem HP Quarzthermostat an. Man könnte mit so einen Quarzthermostaten dann in deine Schaltung reingehen und mit den internen Teiler weiter verarbeiten. Aber 1994 wie ich meinen DCF Frequenznormal gebaut habe gab es nur vereinzelt solche ICs , Diese waren meistens schlechter und sündhaft teuer. Und das Problem mit der langen Beobachtungszeit die man braucht um aus den 77,5 K`HZ eine hohe Stabilität ableiten zu können ist mit solchen ICs auch nicht gelöst. Auch ist das Problem der Weitab Selektion damit nicht gelöst. Das erfordert auch heute noch ein bischen mehr als ein preiswertes IC. Heute im Zeitalter des GPS ist es mit Sicherheit einfacher eine genaue Referenzfrequenz zu erzeugen. Auch sind Rubidiumfrequenznormale in bezahlbare Größenordnungen gerutscht. Wer sich keinen Stress machen will rate ich sowieso sich einen Rubidiumnormal zu kaufen. Diese können nachdem sie einmal calibriert sind über Jahre 10exp-10 erreichen. Das ist um Größenordnungen besser als man im allgemeinen braucht. Es sei denn man macht auf 10GHz PSK oder CW. Da könnte solche Anforderungen wieder eine Rolle spielen. Ralph Berres
Hm. Vielen Dank für das viele Schreiben. Aber: Ist dir aufgefallen, das dieser Chip intern zwei Oszillatoren hat? Einen Referenzquarz und einen GHz-Oszillator. Ich würde jetzt einfach mal frech behaupten, daß dieser Chip bereits durch seinen sehr kompakten Aufbau durch die wesentlich verringerten Streuinduktivitäten einem diskret aufgebauten normalen Quarzoszillator überlegen ist. Ja, beweisen kann ich das so schnell nicht. Die Sache mit der Selektion habe ich in der Diskussion erstmal außen vor gelassen. Weiters gibt es bei DCF77 das Problem, das man jenseits einer Entfernung von 300km zum Sender sowieso keine stabilen Ergebnisse mehr kriegt (wegen ständig auftretenden Fading) und allein schon deswegen mehrere Tage Integrationszeit in der PLL einplanen muß. Eigentlich bräuchte man ja nur eine FLL.
>TBA1752 stimmt nicht Erstmal ein Zahlendreher, und noch schlimmer: TDA1572 ist der richtige Name. Ein Philips-AM-Empfänger-IC mit ZF-Ausgang. tut mir leid, das kommt davon, wenn man schnell mal etwas zeichnen will und noch viel zu viel damit zu tun hat, ein halbwegs sauberes Bild zusammenzubekommen.
Ah. Danke! Also einer der wenigen Konkurrenten des TCA440. Es gibt nämlich nur wenige Receiver-Chips mit ZF-Ausgang. Hast du den mal direkt mit einem anderen verglichen?
> TCA440
->Elektor Okt. 1980, Seite 44
DCF-Überlagerungsempfänger mit 2,4576 MHz Quarz
Ich hab auch mal einen MC3361 verwendet, ein IC- das für Schnurlostelefone verwendet wurde. Dabei habe ich sogar den SO42 einsparen können, indem ich den Koinzidenz-demodulator des 3361 zum Rückmischen eingesetzt habe. Nur war da die Schwingneigung nicht sicher unterdrückbar, vermutlich weil innerhalb eines einzelnen IC die Rückkopplung zu stark war. Den TCA hab ich auch ausprobiert, nur war mir der zusätzliche Schwingkreis am Ausgang zu viel Aufwand.
Ich fragte nur, weil ich den Eindruck habe das der TCA440 doch einiges mehr als der NE602 rauscht. Exakte Zahlenwerte kann ich aber keine bieten. War auch nur auf dem Steckbrett - wo man keine Wunder erwarten kann. Mit dem 'zusätzlichen' Schwingkreis am Ausgang des TCA440 stellt man die ZF-Bandbreite ein und unterdrückt das Breitbandrauschen des ZF-Verstärkers. Das ist doch bei jedem Empfänger so der ne ZF hat, oder?! Also wenn man bei einer Ferritantenne bleibt, dann ist sicherlich der beste Weg die Kaskode mit FET oder eben mal ausprobieren, ein NE602 niederohmig angekoppelt. Zumindest bei ein paar MHz ist die Kombination von Ferritantenne und NE602 meines Erachtens sehr leistungsfähig. Habe das ausprobiert und war zufrieden mit dem Ergebnis. Immerhin Radio Kairo sauber empfangen.
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