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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ausgangsschaltung 10MHz Referenz


Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo zusammen,

manchmal sind es die Dinge, welche man für einfach hält, die einem am 
meisten Kopfzerbrechen machen:

Ich bin gerade dabei mir für mein Hobby eine GPS-Disziplinierte 10MHz 
Referenz zu designen. Meine bisherige Idee ist einen 10MHz VC-TCXO zu 
verwenden. Dieser bietet (lt. Datenblatt) eine Temperaturstablilität von 
+/- 0.9ppm und altert mit 1ppm im ersten Jahr. Also für meine 
Hobbyzwecke genau genug. Nun ist die Idee über den 1pps-Ausgang des 
GPS-Empfängers einen Frequenzzähler zu gaten (d.h. "genau" 1 Sekunde zu 
messen) und das Ergebnis über einen Mikrocontroller auszuwerten. 
Anschließend wird über einen D/A-Wandler der VC-TCXO so gezogen, dass 
exakt 10.000.000 Impulse innerhalb der GPS-Sekunde gemessen werden.
So weit - so gut. Der VC-TCXO liefert schon ein HCMOS kompatibles 
Rechtecksignal mit 8ns Anstiegszeit.

Nun zur Frage: Wie sollte der Ausgang eines solchen Frequenznormals 
aussehen. Ich baue die Schaltung aktuell mehr aus Spaß denn für einen 
bestimmten Zweck (außer dem Kalibrieren eines Frequenzzählers). Daher 
sollte der Ausgang natürlich so universell wie möglich sein. Mal sehen 
was für Anwendungen sich noch finden.

Viele Vorschläge im Internet schalten einfach ein paar Inverter parallel 
und schließen das ganze dann mit einem (Anpassungs-)Widerstand zum 
Ausgang hin ab. Ist es wirklich so einfach?

Ich muss dazu sagen, dass ich eher zur Softwarefraktion gehöre, d.h. die 
Übertragung von Rechtecksignalen mit 10MHz (wenn man einigermaßen steile 
Flanken möchte, sind dass ja einige zig MHz mehr) ist nicht unbedingt 
mein Fachgebiet - von Erfahrung ganz zu schweigen :)

Wenn jemand die Idee für Blödsinn hält, bin ich natürlich auch hier 
offen für Verbesserungsvorschläge.

Autor: MaWin (Gast)
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> Viele Vorschläge im Internet schalten einfach ein paar Inverter parallel
> und schließen das ganze dann mit einem (Anpassungs-)Widerstand zum
> Ausgang hin ab

Das hätte ich jetzt auch vorgeschlagen.

Autor: ./. (Gast)
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Du solltest bevor Du Dir Gedanken über Ausgangstreiber machst,
erstmal die vorhandene Literatur zum Thema PPS sichten.

Das wilde Herumdrehen an einem TCXO/OCXO dürfte nicht das sein,
was da wirklich hilft.

Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo  ./.,

mir ist klar, das der PPS-Impuls jittert und daher über längere Zeit 
gemessen und gemittelt werden muss. Das lässt sich jedoch alles über die 
Regelung innerhalb des uC machen. Die Steuerspannung bei jeder 
Abweichung sofort zu korrigieren dürfte wenig helfen. Ich hatte hier 
schon an eine richtige Regelung (in Software) mit entsprechend langer 
Zeitkonstante gedacht.

Darüber hinaus muss ich sicherstellen, dass sich der Empfänger gerade 
nicht bewegt, da ansonsten der 1 PPS Impuls bei vielen Empfängern 
ungenau wird bzw. bei einigen sogar einfach frei läuft.

Habe ich etwas übersehen?

Autor: Sym (Gast)
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Ich habe das, was du bauen möchtest. Ist eine Rubidiumuhr mit vielen 10 
MHz und 1 MHz Ausgängen. Die Ausgänge dieses Geräts sind alle ein Sinus, 
was auch wirklich praktisch ist. Eine Frequenz lässt sich über Koax 
besser verteilen als das Frequenzgemisch eines Puls wg. Dispersion und 
so.

Bei unserem GPS Receiver jittert der 1PPS Ausgang um 2 ns. Es dauert 
Tage bis das Rubidium mit dem GPS gleichgezogen hat.

Für Hobbyaufgaben würde ich sowas auf Basis eines 10 MHz OCXOs aufbauen. 
Wichtig ist auf jeden Fall eine stabile Spannungsversorgung. Den OCXO 
könntest du dann mittels uC und einer Sigma-Delta Modulation fein 
nachziehen. Wie du allerdings den Phasenvergleich machen kannst, musst 
du dir selbst überlegen.

Autor: Sebastian H. (electrician)
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Vielleicht auch interessant:

http://www.jrmiller.demon.co.uk/projs.html

Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo electrician,

über diese Seiten bin ich auch schon gestolpert. Leider hat der 
GPS-Empfänger den ich hier habe - wie die meisten - nur den 1PPS-Output. 
Jetzt extra einen neuen zu beschaffen ist dann doch etwas viel für ein 
Bastelprojekt.

@Sym: Ja, mit einem Sinusausgang wäre es einfacher. Jedoch macht es die 
restliche Elektronik komplizierter. Außerdem bräuchte ich da auch eine 
Treiberschaltung für den Ausgang...

Autor: Arno H. (arno_h)
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Ein paar Basics über Stabilität und Genauigkeit:
http://ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf
NIST TechNotes 632, 662 und 669 sind zwar etwas älter, aber nicht 
veraltet.
http://leapsecond.com/ ist auch nicht schlecht.

Arno

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Zum Ursprungsposter... die Idee ist gut. Das Ausgangsproblem, das 
absolut Kleinste. Wenn man einen Ausgangstreiber mit etwas Rumms haben 
will, so bietet sich zB der 74F3037 an. Ein 30 Ohm Treiber von Phillips.

Zum Synchronisator ... Es bietet sich an, einem Mega32 oder so direkt 
mit dem OXCO antreiben und clockgenau zu vergleichen. Um nicht nach 
jeder Sekunde einen alleinestehenden Korrekturwert rausblasen zu 
muessen, kann man sich ein Schieberegister mit den vergangenen Werten 
ausbauen und daraus den Korrekturwert ermitteln. Das Unguenstige dabei 
ist, dass der Counter des Mega32 nur 100ns Aufloesung hat, man also 
einen Komparator hat, der auf Groesser-kleiner reagiert, und man also 
gleich viele Werte zu Klein, wie zu Gross haben moechte, dh das 
schieberegister sollte eher lang sein. Ab 1000 Werten. Alternativ kann 
man einen kleinen CPLD einen Teiler zu bauen, der die 10MHz runterteilt, 
das Problem bleibt dasselbe.
Es wird beides funktionieren und sich seine Zeit zum Einschwingen 
nehmen.

Das Problem ist nicht neu, und daher hat sich ein Halbleiterhersteller 
Gedanken darueber gemacht, und den AD9548 gebaut. Ein Superteil, bei 
Digikey fuer 38$ gelistet, aber nicht am Lager. Dieser Chip verringert 
diesen Jitter durch einen internen VCO, der auf fast 1GHz laeuft. Dafuer 
kann man auch andere Ausgangsfrequenzen haben. Den OCXO brauchts immer 
noch.
Ich bin auch an einem Design mit diesem chip.

Autor: Ulrich (Gast)
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Bei den Ausgängen Lieber einen 2. Vorsehen. Dann kann man sich Aussuchen 
welcher für die Anwendung gerade besser passt. Sonst sind die Digitalen 
Treiber ICs mit einem Abschlusswiderstand schon richtig.

Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo zusammen,

danke für die Infos.

@arno_h: Diese Unterlagen werde ich mir mal durchsehen. Danke.

@hacky: Um noch etwas mehr ins Detail zu gehen. Ich hatte an einen 
ATmega168 mit einem Binärzähler als Vorteiler gedacht. Wenn ich den Takt 
erst einmal durch vier Teile, kann ich den ATmega168 mit dem gleichen 
10MHz Takt versorgen den ich auch messen will. Da die Eingänge der AVRs 
synchronisiert sind, muss der Takt kleiner als die Taktfrequenz sein. 
1/4 ist hier auf der sicheren Seite. Den Rest mache ich über den 
internen 16Bit-Zähler des AVR. Der externe Zähler hat auch gleich den 
passenden Gate-Eingang. Dieser wird über ein FlipFlop angesteuert, 
welches durch die steigende Flanke des 1PPS-Signals umgeschaltet wird. 
Somit ist das Messfenster immer von einer steigenden Flanke des Pulses 
zur nächsten. Nach dem Zählfenster kann ich den Zähler auslesen und 
seinen Stand als die unteren 2 Bit verwenden. Zusammengefügt mit dem 
Wert des 16-Bit Zählers im AVR ergibt dann einen Offsetwert in Hz. Den 
Abstand dieses Wertes von den gewünschten 10.000.000 Hz hätte ich dann 
in einem Array mitgeschrieben und den Mittelwert zum Nachstellen 
verwendet. Wie lange ich mitteln muss, hängt natürlich vom Jitter des 
1PPS Pulses ab.
So weit die erste Idee.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Das geht zum Glueck einfacher. Geh davon aus, dass der VCXO 10MHz macht. 
Setz den Vorteiler, und den Divider fuer den timer interrupt so, dass 
etwas weniger als genau 1 Sekunde herauskommt. Im Timer interrupt Setz 
den Capture Interrupt mit 1 clock Aufloesung. Im ICP Interrupt starte 
den Timer neu. Dann im main die Auswertung. Aber eben, schliesslich ist 
die Aufloesung dieser Anordnung 1 clock, oder 100ns. Was 0.1ppm 
entspricht. Es liegt aber mehr drin.
Der Jitter des 1PPS Signales ist viel kleiner wie die 100ns.

Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo hacky,

es kann sein dass ich deine Lösung noch nicht ganz verstanden habe, ich 
sehe da nämlich zwei Probleme:

1. Zum Jitter kommt hier noch die Interruptlatenz des Timer-Interrupt 
AVR dazu.

2. Ich brauche immer einen externen Vorteiler, da die Timereingänge des 
AVR mit dem IO-Takt synchronisiert werden. Daher darf der Eingangstakt 
maximal IOClk/2 sein. Atmel empfiehlt eher IOClk/2,5. D.h. die Auflösung 
ist also nicht 100ns sondern (wenn ich extern durch 4 teile ohne diesen 
Wert auszulesen) 400ns.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ja. Das ist richtig. So ein Pech, dass der AVR keinen Zaehler groesser 
wie 16bit hat. Dann sollte man vielleicht besser einen externen 24 bit 
Zaehler laufen lassen. Denn Takt-Viertel ist gar etwas wenig. 
Takt-Viertel, wie in deinem Vorschlag sollte aber auch gehen.

Autor: Ulrich (Gast)
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Den µC mit dem stabilen 10 MHz Takt laufen zu lassen ist eine gute Idee. 
Die Zeit der Flanken des 1 PPS Signal kann man dann mit der ICP Funktion 
auf einen Zyklus (100 ns) messen. Man hat zwar keinen Teiler mit mehr 
als 16 Bit, aber man weiß ja wie viel Überläufe der 16 Bit Timer in der 
1 Sekunde macht - so weit daneben ist die Sekunde ja nicht. Normale im 
eingerasteten / stabilisierten Mode wird das sogar nur auf +-1 Zyklus 
hinauslaufen. Auch sonst wird es kaum mehr als +-10 ppm oder +-100 
Zyklen sein.

Ein Vorteiler ist da völlig unangebracht und reduziert nur die 
Auflösung. Es ist sogar zu überlegen des Takt noch per PLL auf 20 MHz 
für einen Mega168 oder gar 40 MHz für einen dsPIC hoch zu setzen.

Es ist ein bischen die Frage wie viel Jitter das 1PPS Signal hat und ob 
es sich lohnt da noch analog mehr Auflösung rauszuhohlen. Analog kann 
man z.B. die Bruchteile einer Periode in eine Spannung umwandeln.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Gemaess dem obigen Link : http://ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf ist 
die mangelnde Aufloesung des Zaehlers das Haupthindernis.
Der obig genannte chip AD9548 verwendet auch einen PLL ab dem 
Referenzoszillator.

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn man nach dem Link  http://ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf beim 
1 PPS Signal mit etwa 20-30 ns an Jitter rechnen muss, wäre ein 40 MHz 
dsPIC schon fast ausreichend um die volle Auflösung ausnutzen zu können.

Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo Zusammen,

zuerst einmal danke für die vielen konstruktiven Anmerkungen.

Das heißt also: Wenn ich die Artikel richtig verstehe, könnte meine Idee 
schon funktionieren. Jedoch wäre die maximal machbare Auflösung durch 
den Jitter des 1PPS-Signals und die Dauer der Mittelung begrenzt. Wenn 
ich mich mit der (in meinem Minimalansatz) gegebenen Messauflösung von 1 
Hz zufrieden gebe (wären ja bei 10MHz immerhin 0,1ppm) dann wäre die 
Auflösung der Regelschleife 100ns was immerhin 5 mal größer ist als der 
Jitter. Daher müsste gar keine sooo lange Mittelung durchführen.

Zum Thema Ausgangsschaltung also wirklich ein paar gatter Parallel und 
mit passenden Widerständen auf die Leitungsimpedanz trimmen...

Autor: Ulrich (Gast)
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Mit der Auswertung des 1PPS Signals über den µC mit 100 ns Zeitauflösung 
vergrößert man sozusagen den Jitter der GPS Quelle um etwa das 5-fache. 
Wirklich wieder gut kann man das durch längeres Mitteln nicht machen - 
der Fehler bleibt etwa 5 mal größer als von der GPS Quelle möglich.

Wenn die Externe Ref. Quelle schlechter ist, verschiebt sich die 
optimale Frequenz für den Übergang zwischen dem Quarz und der externen 
Quelle weiter zu niedrigeren Frequenzen, und deshalb sollte die 
Mittelungszeit länger werden.  Bei einem relativ guten Quarz wie oben 
genannt und der durch die nicht so genaue Messung nicht so genaue 
externe Ref. wird der Übergang ideal nicht bei 1 s sondern bei deutlich 
längeren Zeiten (z.B. 1 h ?) liegen.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Mal so als Gedanke:
µC mit zu stellender Freq.(10MHz) takten
1PPS Signals auf ICP und T0 (externer Takt)
Int. bei TOV0 auslösen und ICP auslesen. Sollwert= 0x4000, der Rest sind 
Abweichungen mit 1/256 Hz.  Wenn man T1 noch vernünftig startet 
(vorgeladen mit benötigten Programmzyklen) sollte das recht genau 
werden.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>...der Rest sind Abweichungen mit 1/256 Hz.

Abgesehen davon, dass 1/256 Hz noch gar nichts sind. Man wird sehr viel 
laenger zaehlen muessen fuer ein vernuenftiges Resultat.

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Idee den µC mit den zu stabilisieren Takt laufen zu lassen ist schon 
nicht so verkehrt, genau so das messen per ICP. Nur wird man länger als 
1 Sekunde messen müssen, eher so 100 Sekunden oder noch länger. Dann 
wird auch nicht nur die erste und letzte Flankte ausgewertet, sondern 
die Position aller Flanken (der richtigen Richtung). Aus den Zeiten kann 
man dann per linearer Interpolation die Frequenz ausrechnen. Das geht, 
verschenkt aber wohl einiges der Möglichen Auflösung.  Eine Möglichkeit 
mehr an Auflösung zu gewinnen wäre die Zeiten genauer zu messen indem 
aus dem Zeitversatz des 1PPS Signals und des internen Taktes ein 
analoges Signal gemacht wird und ein Intervall von z.B. 300 ns in ein 
analoges Signal umgewandelt wird, das dann der AD vermessen kann. Analog 
die 300 ns bis auf etwa 10 ns aufzulösen sollte kein so großes Problem 
sein. Damit hätte man dann wohl das Linit des 1PPS Signals erreicht wird 
- für mehr kommt es dann auf die Qualität des GPS Empfängers an

Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Ich habe gerade gesehen, dass es den 0,9ppm VC-TCXO bei RS-Components 
auch in einer 20MHz Ausführung gibt. D.h. wenn ich diesen Takt zum 
zählen verwende und später auf 10Mhz herunterteile, dann reduziert sich 
auch die Abweichung.

Ich werd's wohl so angehen: uC auf 10MHz laufen lassen (takt/2) und 
einen externen Zähler als Vorteiler verwenden. Den Zählerstand des 
Vorteilers über den Mikrocontroller auslesen (so wird keine Genauigkeit 
verschenkt und der 16Bit Timer reicht). Leider kann der AVR keine 
Frequenz > Takt/2,5 zählen und für ein Bastelprojekt möchte ich mich 
jetzt nicht in den DS-PIC einarbeiten.

Ich muss mal sehen, wie genau der 1PPS Impuls bei unterschiedlichen 
Empfängern ist. Zu meinem hier finde ich keine Daten. Ist der Jitter 
kleiner als 50ns (1/20Mhz) dann limitiert mich eher mein Messaufbau als 
der GPS-Empfänger. Wenn ich nur ganze Hz des 20 MHz-Taktes zähle, komme 
ich (bei ausreichend langer Mittelung auf 0,05ppm). D.h. 0,5 Hz 
Abweichung bei 10MHz. Das reicht mir überall hin. Einen extra PLL halte 
ich - für einfach aus Spaß - für zu aufwendig, auch wenn ich die Idee an 
sich verstehe und gut finde. Je höher der Messtakt desto größer die 
Genauigkeit.

Autor: ./. (Gast)
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Ich hab bei einem GPS-Modul mal den PPS-Ausgang mit einen
Universalzähler gemessen.
Das einzige was sicher war: Er kommt ein Puls per Second.

Mehr nicht.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
@Heia Jetzt-aber
>Abgesehen davon, dass 1/256 Hz noch gar nichts sind
3,9mHz Abweichung enes 10MHz Taktes sind also nicht berauschend?
Rechnen wir mal schlecht und sagen so mit allem was so zusammenkommt 
haben wir 10mHz Abweichung, dann sind das bei mir 0,001ppm bzw, eine 
Genauigkeit
von 10^-10 bei 10MHz .... hmmm.

@Ulrich
> Nur wird man länger als 1 Sekunde messen müssen, eher so 100 Sekunden
> oder noch länger.
T0 zählt bis 256, dann erfolgt ein OVL. Die Messzeit ist also 256s das 
sind ca.4 min 26s. Was hält dich ab das Ergebnis dieser Messung noch mit 
anderen Messungen zu verrunden.

@./. (Gast)
> Das einzige was sicher war: Er kommt ein Puls per Second.

Das würde alle Bemühungen über den Haufen werfen.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Ulrich (Gast)
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Den Takt noch wesentlich höher zu treiben hilft auch nur begrenzt. 
Gerade wenn die Pulse realtiv langsam kommen kann man relativ gut den 
analogen Umweg gehen und die letzten 100 ns Taktperiode analog noch mal 
in z.B. 200 (oder mehr) Teile aufteilen.  Wenn wie hier nur um einen 
Digitalen PLL geht, dann wird es sogar noch einfacher weil die genaue 
Skalierung nicht mal so wichtig ist - kleine Fehler beim Loop Gain des 
PLL sind ja nicht das Problem.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Es gibt GPS-Module mit PPS-Ausgang für eure gedachte Verwendung, und 
auch welche bei denen der PPS einfach nur ein Sekundenticker ist, der 
irgendwie intern nebenher erzeugt wird aber nix mit GPS direkt zu tun 
hat. Man brauch also das Datenblatt.
Eine einfache Überprüfung könnte ich mir durch Vergleich des Jitters 
zweier gleicher Module vorstellen. Habs noch nicht probiert. Ein 
analoges 2-Kanal Scope, ein Kanal triggert auf die Flanke des einen 
Moduls. Der zweite Eingang wird parallel dargestellt. Eine hochwertige 
Messung ist so aber nicht möglich! Einen stinknormalo-Puls wird man so 
aber sehr wohl dingfest machen können.

Autor: Christian K. (at90s2313)
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Abdul K. schrieb:
> Es gibt GPS-Module mit PPS-Ausgang für eure gedachte Verwendung, und
> auch welche bei denen der PPS einfach nur ein Sekundenticker ist, der
> irgendwie intern nebenher erzeugt wird aber nix mit GPS direkt zu tun
> hat. Man brauch also das Datenblatt.

Ich werfe mal das Modul LEA-6T von u-blox ein:
http://www.u-blox.de/en/gps-modules/u-blox-6-timin...

Das Modul ist aber nur die halbe Miete. Man braucht noch ein bißchen 
Hühnerfutter drumherum und eine GPS-Antenne. Mit dem Vorgänger LEA-4T 
habe ich gute Erfahrungen gemacht. Anbei mein Layout zur Benutzung mit 
passiver Patchantenne.

Christian.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Die 10^-10 sind nicht schlecht auf den ersten Blick, allerdings nicht 
das Ende, was man mit GPS erreicht. Zudem ist das Ganze nicht so einfach 
geradeaus. Ich empfehle das AMSat Journal zu lesen. Wie das so ist mit 
Mitteln, den Erwartungswerten, Allen Deviation, und dergleichen.

Autor: ./. (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> ein Kanal triggert auf die Flanke des einen
> Moduls. Der zweite Eingang wird parallel dargestellt.

Dazu müssten die Pulse halbwegs phasensynchron sein.
Der Jitter den ich damals gemessen habe, lag bei ca 10 us.

Einfacher:

Mit dem per FF geteilten PPS-Signal einen Quarzoszillator 'gaten' und
mit einem Controller die Pulse eines Quarzoszillators per Gateöffnung
zählen.

Das was letzlich auch der Universalzähler als Periodendauermesser
gemacht hat.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Damit vergleichst du aber nur mit der Qualität des Quarzoszillators! Als 
Lektüre empfehle ich alles über die Messung von Phasenrauschen bei 
Oszillatoren...

Nehmen wir an das Modul taktet den PPS synchron zu seinem eigenen 
Quarzoszillator: Dann nützt dir deine Messung nix!

Ich habe gelesen, das bei den billich-Modulen der PPS meist intern 
synchronisiert auf den Taktgenerator erzeugt wird. Damit jittert er um 
genau diese Periodendauer.

Beim echten PPS ist zumindest eine der Taktflanken exakt zu 
GPS-Zeitsignal.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>Beim echten PPS ist zumindest eine der Taktflanken exakt zu GPS-Zeitsignal.

Zu den 1100MHz, plus Laufzeitverzoergerung. Das ist dann sogut wie 
irgendwas. Siehe die Allen Varianz des PPS Signales.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
@Heia Jetzt-aber
> Die 10^-10 sind nicht schlecht auf den ersten Blick, allerdings nicht
> das Ende, was man mit GPS erreicht
Hmmm, alles klar. In welcher physikalischen Bundesanstalt arbeitest du 
doch gleich? Da ist man natürlich etwas verwöhnt. Das ist vermutlich wie 
die Toleranz eines Metallbauers im Vergleich zum Fluchtenmaurer mit 
seiner
Grundstücksgrenze. ;)

Viel Erfolg, Uwe

Autor: ./. (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Damit vergleichst du aber nur mit der Qualität des Quarzoszillators! Als
> Lektüre empfehle ich alles über die Messung von Phasenrauschen bei
> Oszillatoren...

Bei meinem Muster-GPS wäre es ausreichend gewesen um den Jitter
zu sehen.

> Nehmen wir an das Modul taktet den PPS synchron zu seinem eigenen
> Quarzoszillator: Dann nützt dir deine Messung nix!

Das kann sein.

> Ich habe gelesen, das bei den billich-Modulen der PPS meist intern
> synchronisiert auf den Taktgenerator erzeugt wird. Damit jittert er um
> genau diese Periodendauer.
>
> Beim echten PPS ist zumindest eine der Taktflanken exakt zu
> GPS-Zeitsignal.

Quelle?
Was ist das GPS-Zeitsignal?
Übertragen wird m.W. nur eine Referenzzeit des Satelliten.

Apropos Phasenrauschen...
> eine der Taktflanken exakt zu GPS-Zeitsignal.

So ein CMOS-Ausgang hat nicht die steilsten Flanken und
jetzt rechne mal mit ein wenig Jitter aka Rauschen bei den
Schaltschwellen der Schaltung dahinter.

Dämmerts?
Nachrechnen darfst es Dir selber.

So ein PPS-Ausgang mag ja für Tochteruhren gut sein,
aber für ein Frequenznormal ist er eher schwierig zu gebrauchen.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:
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Hallo Punkt-Komma-Strich!

Ja, mir dämmerts - draußen auch gerade.
Deine Gesprächskultur läßt zu wünschen übrig.


zur Quelle:
Kann ich leider nicht mehr nennen, weil ich das mal gelesen hatte und 
nicht auf der Festplatte verewigt. So einer wie du wird sicherlich 
zeitnah einen Link mit dem Gegenindiz posten können. Ach nee, was sage 
ich: Gegenbeweis! Oder?

-------------
Für die anderen (interessierten) mal der Anhang zum Rauschen und der 
Eignung von CMOS für Referenzausgänge. Seite 18.


Nach meinem Kenntnisstand ist der PPS weltweit exakt zur gleichen Zeit 
aktiv.
Wenn das nicht reicht, nimmt eben ein Modul mit höherer Ausgangsfrequenz 
des PPS. u-blox bietet sogar ein programmierbares Signal an.

Autor: ./. (Gast)
Datum:

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Da ist aber einer angep*sst. :-)

Also ... Meine Absicht war, Daniel darauf aufmerksam zu machen,
das GPS-Module verbreitet sind, deren PPS-Ausgang eben nur für den
Betrieb von Uhren genügt.

Deine Messmethode per 2-Strahler finde ich ein wenig, nunja
"hemdsärmelig". Etwa so wie Äpfel mit Birnen vergleichen ohne
zu wissen welches der Apfel und was die Birne ist.
Dazu müsste der OP ein Modul besitzen, das eben diesen
genau spezifizierten PPS-Ausgang aufweist.
Dann brauchte es diesen Fred aber auch nicht.
Da Du scheinbar über dokumentierte GPS-Module verfügst,
wäre ich aber durchaus an oszillografischem Bildmaterial interessiert.

Die von mir vorgeschlagene Methode per Universalzähler
die Periodendauer zu messen, versagt in der Tat bei Modulen
die ihren PPS-Ausgang auf ihren Controllerclock einsynchronisieren.
Das aber nur, weil mein Zähler nur 100 ns auflösen kann.
Zumindest kann man damit die grobe Spreu vom Weizen trennen :-)


In der Spezifikation des Rubidiumnormals lässt sich nachlesen,
dass ein 1 PPS-Signal gegenüber dem 10 kHz-Signal,
ein um ca. 60 dB schlechteres Phasenrauschen aufweisen kann.
(Wenn man es dusselig anstellt.)
Übliche GPS-Module werden ohnehin kaum eine 50 Ohm-Schaltung treiben 
können.

Welche Eigenschaften der Ausgangstreiber bzgl.
Kanalwiderstand, Rauschen, Kapazitäten aufweist, wird wahrscheinlich
nicht einmal im Datenblatt dieser GPS-Module stehen.


Auf die mit dem Phasenrauschen verbundenen Implikationen verweise
ich hier gerne auf die entsprechende philosophische PPS-Literatur :-)

Als Fazit bleibt zu vermerken, dass mit undokumentierten GPS-Modulen
und einem (Pseudo-)PPS-Ausgang in Richtung Frequenznormal nicht
viel zu reissen ist.
Die Euronen sind in einem Modul mit einem 10 kHz-Ausgang sicher besser 
angelegt.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Hier noch eine grafische Darstellung des Phasenrauschens von 74AC:
http://www.thegleam.com/ke5fx/ac.htm

Ich habe keine PPS-dokumentierte GPS-Module. Besitze eh nur eines. Bei 
vielen Beschreibungen steht auch nur lapidar 1us Genauigkeit und diese 
Angabe wurde dann aus Zeiten von SA 'rüberkopiert'... (Das Modul kann 
also real viel besser sein)

Am relativen Phasenrauschen ändern Teiler <theoretisch> nix! Es gibt bei 
genauerer Betrachtung aber ein Reinmischen pro Teilerstufe, was 
letztendlich zu einer Verschlechterung führt. Am Teilerausgang sind 
diese Störungen NICHT mehr entfernbar!
Ein einschlägiges Paper schlägt daher vor, durch einen vorgeschalteten 
Bandpaß von ca. 10% pro 64-Teiler, dies auf sinnvolle Werte zu 
begrenzen. Man kann das Schema durch Serienschaltung weiterführen, also 
Bandpaß+Teiler gefolgt von Bandpaß+Teiler, usw.
Das Thema berührt die Frage, wie ein optimaler Komparatoreingang 
auszusehen hat (Er ist bis zu 6-stufig mit schrittweise größerwerdender 
Bandbreite und jeweils davorgeschaltetem Filter).

Aber alles nicht für Feld-Wald-Wiesen-Elektronik. Hier gehts um die 
letzten mü.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Abdul K. schrieb:
> Ein einschlägiges Paper schlägt daher vor

Ich fände es angebracht, hier doch wenigstens Autoren und Titel des 
Papers zu nennen. Dann kann jeder selbst sehen, ob Zugriff darauf über 
eine Bibliothek o.ä. möglich ist.

Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo Zusammen,

also nach dem Lesen der genannten Dokumente und weiteren Recherchen zu 
meinem GPS-Modul, werde ich das Thema wohl erst einmal sein lassen. 
Trotzdem hat haben mir die Antworten sehr weiter geholfen und ich denke 
ich habe die Problematik viel besser verstanden (wieder was gelernt).

Danke für all die Konstruktiven Beiträge. Mal sehen, evtl. läuft mir ja 
mal ein günstiges Modul mit 10kHz/1MHz-Ausgang über den Weg. Das mit dem 
1PPS-Impuls wird schon aufgrund der Ungenauigkeit des GPS-Moduls 
nichts...

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Alex H. schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Ein einschlägiges Paper schlägt daher vor
>
> Ich fände es angebracht, hier doch wenigstens Autoren und Titel des
> Papers zu nennen. Dann kann jeder selbst sehen, ob Zugriff darauf über
> eine Bibliothek o.ä. möglich ist.

Sowas ziehe ich aus der Zuckerfestplatte und da sind die Referenzen 
anders gespeichert als in einem pdf. Du darfst mir schon glauben, das 
die meisten meinigen Aussagen halbwegs Hand und Fuß haben. Für Blödsinn 
zu schreiben, habe ich schlicht wenig/keine Zeit!

Aber weil du fragtest:
So suche ich:
http://www.google.de/search?q=10%25+%22phase+noise...

Und das war gemeint:
http://tf.nist.gov/general/pdf/1380.pdf


Und wenn dich das Thema dann noch weiter interessiert, dann gibste bei 
Google "link:URL" auf das betreffende Dokument ein. So in etwa:
link:"nist.gov/general/pdf/1380.pdf" (Beachte was ich wegkürzte)

Würde mich über deine Ergebnisse freuen.


Und es freut mich, wenn doch noch wenigstens einige meinen Gedanken 
folgen, wie ich offensichtlich gerade sehe.


Viel Spaß!

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Danke für die Referenz.

Abdul K. schrieb:
> Du darfst mir schon glauben, das
> die meisten meinigen Aussagen halbwegs Hand und Fuß haben. Für Blödsinn
> zu schreiben, habe ich schlicht wenig/keine Zeit!

Das glaube ich natürlich. Entschuldige, falls es gegenteilig rüberkam.
Wenn du jedoch von "einem einschlägigen Paper" schreibst, wollen sicher 
einige in genau dem Paper genaueres nachlesen und sich von den 
präsentierten Grafiken beeidrucken lassen :) Klar kann man es 
wahrscheinlich mit den gängigen Suchmaschinen finden, aber Titel, 
Autoreoder gar ein direkter Link erleichtern es doch enorm. Also danke 
für den Link!

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