Guten Abend,
Ich hoffe ich bin mit meiner Frage hier richtig.
Es seien konstante Umgebungsbedingungen (konstante Temperatur, konstante
Feuchte, konstanter Druck) gegeben. Frage, wie stabil sind:
- Keramikresonatoren als Teil eines diskret aufgebauten Oszillators
- Quarze als Teil eines diskret aufgebauten Oszillators
- Quarzoszillatoren als diskrete Bauteile
- MEMS-Oszillatoren als diskrete Bauteile
- TCXOs als diskrete Bauteile
- OCXOs
- GPSDOs
in der zeitlichen Darstellung tatsächlich? Neben der
temperaturabhängigen Stabilität (sei aufgrund der konstanten
Umgebungsbedingung vernachlässigt) und der Alterung der Bauelemente (sei
ebenfalls zunächst vernachlässigt) wird sicherlich auch Random Walk
(zufälliges Driften in irgendeine Richtung) eine wichtige Rolle spielen.
Doch über welchen Größenordnungen spricht man da?
Bisher habe ich, außer gelegentlich einigen Allan Varianz Diagrammen,
noch kein Diagramm zur zeitlichen Stabilität (Frequenz über Zeit)
solcher Taktquellen gesehen und schon gar keine Allan Varianz Diagramme
zu jedem der aufgeführten Taktgeber, sodass man mal vergleichen und ein
Bauchgefühl dafür entwickeln kann mit welchen Größenordnungen man zu
rechnen hat.
Mich interessiert durchaus die Stabilität herunter bis in den
ps-Bereich. Hat dazu jemand Erfahrungen oder Quellen?
Ferner interessiert mich auch, wie sieht es mit Jitter bei den
aufgeführten Elementen aus? Wie groß sind hier die Schwankungen bei
allen Elementen?
Es geht mir nicht um Absolutwerte, aber Größenordnungen würden mir
durchaus schon extrem beim Verständnis weiterhelfen.
Vielen Dank für eure Mithilfe, euer Silverin.
Der Jitter haengt mit dem Phasenrauschen zusammen. Und zwar integriert
man das Seitenband Spektrum zwischen flo(zB 10Hz) und fhi(zB 1MHz) neben
dem Traeger. Rauschen setzt allerdings zufaellige Amplituden zu
zufaelligen Zeiten, sowie Korreltationsaussagen, voraus. Die
Allenvarianz ist die Haeufigkeit des Phasenfehlersueber ein
zeitintervall.
Ueber all diese Daten sollte das Datenblatt etwas aussagen. Falls eine
Angabe fehlt, moechte der Herstellen nicht darauf behaftet werden. zB
auch weil nicht nur das Bauteil, sondern auch die Umgebung reinspielt.
Die Oszillatoren haben aber immer ein Phasenrausch diagramm dabei. Meist
fehlen da die tiefen Frequenzen. Bei, resp unterhalb 100 Hz ist
ueblicherweise Schluss.
Zum Einlesen empfehle ich das Amsat Journal. Ich muesste den Link
nachschauen. Ja. http://www.ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf
Oder https://www.google.ch/search?q=amsat+journal+phasenoise
Und ja, die Werte werden bei der vorgeschlagegen Liste nach unten
besser.
Danke für die bisherigen Antworten, auch wenn sich mir dadurch noch kein
vollständiges Bild ergibt.
Über weitere Informationen wäre ich nach wie vor sehr dankbar.
Silverin schrieb:> Mich interessiert durchaus die Stabilität herunter bis in den> ps-Bereich. Hat dazu jemand Erfahrungen oder Quellen?
Was interessiert Dich denn? Die Kurzzeitstabilität (ps) oder die
Langzeitstabilität (>h)?
Je nach Anwendung brauchst/willst Du das eine, oder das andere.
Aus dem Allen-Diagramm bekommst Du nur heraus, wo das Optimum für die
Langezeitstabilität liegt.
Wenn die Hersteller keine Daten liefern, hilft nur nachmessen. Und zwar
am Besten unter Einsatzbedingungen.
Mowo schrieb:> Was interessiert Dich denn? Die Kurzzeitstabilität (ps) oder die> Langzeitstabilität (>h)?
Im Grunde genommen beides, mit größerem Fokus auf die
Kurzzeitstabilität.
Die Kurzzeitstabilität ist mir wichtig, weil ich eine Messdauer von
10µs/Kanal bei 8 Kanälen habe, von denen untereinander Differenzen
gebildet werden. Wenn hier die Zeitbasis wild durch die Gegend saut habe
ich einen nicht korrigierbaren Fehler drin.
Die Langzeitstabilität, weil ich heute noch das gleiche messen möchte
wie morgen, allerdings lässt sich das eher korrigieren, weil es eher
eine Drift in eine bestimmte Richtung ist, sodass ich durch Herstellung
definierter Bedingungen das Driften erfassen kann.
Doch wie nun genau messen? Mir steht ein HP5316B Universal Counter mit
TCXO, ein HP5328A mit internem Quarz?, ein HP4194A mit OCXO, ein HP ...
Spektrumanalysator, ein HDO6040 und einiges anderes zur Verfügung. In
Kürze noch ein Trimble Thunderbold.
Dennoch ist alles nicht gerade dafür geeignet Änderungen der
Periodenlänge zweier aufeinanderfolgender Takte über einen längerne
Zeitraum zu erfassen oder?
Mowo schrieb:> Was interessiert Dich denn? Die Kurzzeitstabilität (ps) oder die> Langzeitstabilität (>h)?> Je nach Anwendung brauchst/willst Du das eine, oder das andere.
Ja, Rubidium-Normale haben z.B. eine gute Kurzzeitstabilität,
während Cäsium-Normale eine gute Langzeitstabilität haben.
Zur Frage des TEs: Die von ihm gewünschten Daten sollten
normalerweise im Datenblatt des von ihm verwendeten Normals
stehen.
Es geht mir nicht im Normale,sondern um Quarzoszillatoren etc., um sie
in einer Schaltung zu verbauen. Und da finden sich in aller Regel keine
Angaben zu in den Datenblättern. Leider.
Ich denke nicht dass du mit ein paar Zaehlern im Kurzzeitbereich von
10us etwas vom Phasenrauschen messen kannst. Das bestimmende in diesem
Bereich ist das Phasenrauschen, das mit einem Spektrumanalyzer gemessen
wird. Das ist fuer einen Quarzoszillator sehr wohl angegeben. Das liegt
bei 100kHz um die -140 ..150dB
Ich werde den Versuch dennoch mal angehen. Hab die Software PN3048
gefunden, mit der ich einen HP5316B ansteuern kann. Mal schauen wie weit
ich damit komme.
Der mir zur Verfügung stehende HP Spektrumanalysator hat das Problem,
dass die kleinste einstellbare Bandbreite bei 1KHz oder 300Hz liegt und
Mischer habe ich gerade keine zur Hand.
Versuch macht klug, wie man so schön sagt und letztlich kann man nur
dazulernen.
Ein TDC wäre ggf. auch noch eine Möglichkeit, um jede zweite Periode
gegen einen Referenztakt zu messen, allerdings stellt sich dann die
Frage nach dem TDC-Rauschen, das man ggf. dadurch quantifizieren könnte,
dass man den Referenztakt gegen sich selbst misst.
Wenn du das Phasenrauschen mit einem Zaehler messen willst bist du
automatisch bei den langen Zeiten, zumindest lang gegenueber einer
Periode. Du misst dann 1 Million Perioden der Referenz gegen den
Oszillator. Solange der Zaehlerwert nur um eins oder weniger jittert ist
noch nichts brauchbaren gemessen worden. Dann eben auf 10, oder 100
Millionen Perioden erhoehen. Fuer eine brauchbare Statistik musst du
dann eben lang messen lassen. Und eine Aussage ueber die
Kurzzeitstabilitaet hast du trotzdem nicht.
Ich habe einen anderen Versuch gestartet.
Seit gestern steht mir ein GPDSO zur Verfügung. Diesen wiederum habe ich
als Taktquelle für ein HDO6054 (12bit 2.5GSps) und einen HP 3325A
(Synthesizer Function Generator) verwendet.
Dann habe ich mir einen XO53 VCO (Reichelt, 16MHz) geschnappt und an
Kanal 2 des DSO angeschlossen. Parallel dazu habe ich die Frequenz grob
mit einem HP5316B, ebenfalls aus dem GPSDO versorgt, ermittelt und diese
am HP3325A eingestellt und noch etwas feinjustiert.
Der Ausgang vom HP3325A wiederum hängt an Kanal 1 des DSO. Mit der
Messfunktion "Phase" und der Möglichkeit zur Trenddarstellung habe ich
dann die Kurzzeitstabilität zumindest einmal sichtbar machen können.
Tatsächlich zeigt sich, dass der deutlich schlechtere VCO zunächst in
eine Richtung wandert, die Phase also immer negativer wird, um dann nach
einiger Zeit langsamer zu werden und dann in die komplett
entgegengesetzte Richtung zu wandern bis hin zu großen positiven Werten.
Prinzipiell scheint diese Methode recht gut zu funktionieren, ich muss
mir nur noch Gedanken machen, wie ich die Flut an Daten sinnig
verarbeite, in eine brauchbare Darstellung bringe und mit meiner
eigentlichen Aufgabe korrelliere.
Vielleicht hilft es ja jemandem weiter.
