Announcement: there is an English version of this forum on Guten Abend, kennt jemand DIY Projekte von Frequenzzählern mit 10 - 12 Digits? Mein Hobbybudget lässt eine Investition in ein Keysight 53230A leider nicht zu, auch wenn ich etwas in der Art für Messungen gebrauchen kann. Danke für eure Rückmeldungen. Einen schönen Abend, Tobi
Was schwebt dir da als Frequenznormal vor? Rubidium? An GPS angebunden? 10 bis 12 Digits, die auch noch Bezug zur Realität haben, ist schon sportlich.
Ich finde er hier: https://www.youtube.com/watch?v=lbns-FvpzK4 hat in den 4 Teilen seines Videos die Sache mit der GPS Referenz recht gut dargestellt. Ist natürlich eine gute Frage was man auf 12 Stellen messen kann :-)
Hallo,
für 12 Digits bei einer angenommenen Messzeit von 1s, dessen letzte
Stellen nicht das Rauschen der Referenz darstellen sollen, benötigt es
eine Referenzfrequenz mit einer Kurzzeitstabilität besser als 10^-11
(Allan Deviation bei 1s Betrachtungsintervall). Das schafft jeder
einigermaßen aufgewärmte Quarzofen mit zwei Regelkreisen ("Doppelofen").
Wesentlich ist aber, dass dein Messgerät eine solche Auflösung besitzt.
Als Frequenzzähler bezeichnet man umgangssprachlich ein
Zählfrequenzmesser, das aber prinzipbedingt eine eingeschränkte
Auflösung besitzt...
Wenn du in digitaler Signalverarbeitung fit bist, dann kann man da schon
was selber bauen. In [1] habe ich mit einem SDR ein Frequenzmeter
gebaut, mit einer Unsicherheit von 2*10^-13 bei 1s Messzeit. In [2]
kannst du dir Messergebnisse eines Trimble 65256 anschauen. Der sollte
für deine Anfordung genügen. Bei eBay für < 20€ zu bekommen.
Alternativ kann man auch mit einem VNWA von Tom DG8SAQ solche Messungen
realisieren, aber du willst ja was selber bauen. Da gebe ich dir als
Tipp den Suchbegriff "Dual Mixer Time Difference".
Eine GPS-Anbindung ist für eine angestrebte Frequenzgenauigkeit besser
10^-9 unumgänglich. Suchbegriff dazu: "GPSDO". Allerdings sollte man
nicht alle Realisierungen, die man im Internet findet, als Vorbild
nehmen. Lies dazu [3] von Ulrich DF6JB, danach kannst du mit deinem
selbstgebauten Frequenzmeter anschließend ein GPSDO bauen ;-)
Viele Grüße,
Sebastian
[1] http://loetlabor-jena.de/~yc/bachelorthesis.pdf
[2] http://loetlabor-jena.de/doku.php?id=projekte:gpsdo:start
[3] http://ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf
Zugriff auf einen Trimble GPSDO für meine Messungen habe ich, DOCXO ist auch in meinem Sortiment. Die Referenz ist also nicht unbedingt das Problem. In digitaler Signalverarbeitung bin ich nur auf der Ebene Matlab / Octave fit, nicht aber wenn du damit DSP oder FPGA gemeint haben solltest. Ich werde mir aber gerne mal deine Links anschauen. Ein VNWA2.x ist durchaus auch in meinem Messgerätepark, allerdings ist mir gerade nicht ganz klar wie man damit einen Frequenzzähler realisieren soll... ist mir da etwas entgangen?
Hallo Tobi, ich habe im Anhang die Beschreibung von DK7JB zur Messung mit dem VNWA, geht leider nur ab Version 3. Damit ist es möglich eine externe Referenz an den VNWA anzuschliessen, Funktionsweise ist dem ähnlich eines digitalen Dual Mixer-Frequenzmeters. Im Funkamateur 2013 (05-2013) beschreibt DG8SAQ in "Hochgenaue Frequenzmessung mit Amateurmitteln" die Funktion als Frequenzmeter. Viele Grüße, Sebastian
Gut, damit scheidet diese Möglichkeit für mich aus. Kennt jemand vielleicht dennoch Selbstbauprojekte die veröffentlich sind, die ich bei meiner Suche nur nicht gefunden habe?
Tobi T. schrieb: > Kennt jemand... Nein. Allerdings habe ich mir selber sowas ähnliches gebaut mit 10 Stellen Anzeige-Kapazität, von denen normalerweise nicht mehr als 9 Stellen tatsächlich benutzt werden. Mehr würde ich bei einem Eigenbauprojekt auch nicht für sinnvoll halten. Ich könnte jetzt zwar auf einen Artikel im Funkamateur hinweisen, aber dieses Projekt graust mich. Der Autor hat sich zwar gewaltig ins Zeug gelegt und mehrere LP mit TTL gefüllt, aber viel Aufwand macht eben nicht automatisch ein gutes Gerät aus. Aber deine Fragestellung ist unvollständig. Mit einem Zählfrequenzmesser kann man prinzipiell beliebig lange zählen, also nicht nur eine Sekunde Torzeit, sondern 10 oder 100 oder 1000 Sekunden etc... - und so die Auflösung tatsächlich in die Höhe treiben. Aber bleib du lieber auf dem Teppich. Nun, 999999999.9 Hz sind 10 Stellen, braucht 10 Sekunden Torzeit und ist frequenzmäßig ne Menge Holz. Mit amateurmäßig beherrschbaren Mitteln wirst du sowas allerhöchstens bis zur Hälfte ausnutzen können. Mein Rat zur amateurmäßigen Realisierung: - CPLD (kleines Xilinx-Coolrunner IC) als Torschaltung und die ersten 5..6 Teiler-Stufen für In- und Ref-Zähler. Der Rest ist dann niederfrequent und den können dann die Counter im µC zählen. - kleiner ARM7 oder Cortex M0..3 als Nachsetzer und Rechenkern. KEIN Atmel AVR oder so, denn hier wird echtes double benötigt. Ich hatte nen LPC1343 benutzt. Ein M4 ist sinnlos - eben wegen double. - Mach dir Gedanken über die Eingangsstufen. Das ist eigentlich das Allerwichtigste und es wird dennoch von den Meisten gröblichst vernachlässigt. Ich hatte 3 eingebaut: Eine mit 1 MOhm//20pF zum Anschluß eines gewöhnlichen Oszi-Tastkopfes. Mit nem passenden OpV von AD kriegt man das bis 200 MHz Bandbreite hin. Eine zweite für 50 Ohm Input bis annähernd 400 MHz. Ich hatte da so einen FIN1003 benutzt, dem ich ne zusätzliche Hysterese verpaßt habe. Eine dritte für Hochfrequenz: Da hatte ich 2 Chips genommen, zuerst einen 1:8 Teiler von Hittite bis ca. 12 GHz (schwer zu kriegen und teuer) und danach was Anderes (Typ vergessen), anschließend wegen der Pegel nen ADCMP von AD. - Mach dir Gedanken über die Referenz. Ich hatte einen OCXO von CMAC eingebaut, übliche 10 MHz, 3.3V Betrieb. Fast alle anderen (Isotemp, Vectron usw.) wollen zumeist 12 Volt haben. Alternative wäre extern, dafür hab ich einen OCXO von Trimble und einen von Morion laufen. Den 10 MHz Takt hab ich dann per CDCE913 (von TI) auf 100 MHz gebracht. Das reichte mir erstmal, Option ist bis 200 MHz. - nimm als Anzeige einigermaßen große LED-7Segment Anzeigen. Das kommt immer noch am nettesten. ich hatte da auch LCD probiert, sah aber nicht wirklich gut aus. Eventuell so ein SANBUM von Pollin. Aber das gab's damals noch nicht. W.S.
W.S. schrieb: > KEIN > Atmel AVR oder so, denn hier wird echtes double benötigt. Ich hatte nen > LPC1343 benutzt. Ein M4 ist sinnlos - eben wegen double. Was redest Du denn da? Double Berechnungen sind weder für AVR noch für Cortex-M4 ein Problem. Tobi T. schrieb: > kennt jemand DIY Projekte von Frequenzzählern mit 10 - 12 Digits? Welche Frequenzen willst Du denn messen? NF, HF, GHz-Bereich? Woher kommen die Signale und sind diese überhaupt stabil für eine hochaufgelöste Darstellung? Nur als Beispiel: für einen RC-Oszillator reichen 4-5 Stellen. Alles was danach kommt wackelt wie ein Pudding. W.S. schrieb: > - nimm als Anzeige einigermaßen große LED-7Segment Anzeigen. Das kommt > immer noch am nettesten. ich hatte da auch LCD probiert, sah aber nicht > wirklich gut aus. Für 12 Stellen gehen keine spießigen 7-Segment-Anzeigen; dafür braucht man ein TFT ;-)
Wozu braucht jemand 12 Digits? Bei 1s Meßzeit brauchst Du ein Frequenznormal von 1THz. Bei 17min sinds immer noch stolze 1GHz. Die andere Frage ist auch, ob die (vermutlich) kleinere Signalfrequenz überhaupt so stabil ist, d.h. einen wahnsinnig kleinen Jitter hat.
Peter D. schrieb: > Wozu braucht jemand 12 Digits? > Bei 1s Meßzeit brauchst Du ein Frequenznormal von 1THz. > Bei 17min sinds immer noch stolze 1GHz. Du zeigst sehr schön, weshalb ein klassischer Zählfrequenzmesser für diese Anwendung ungeeignet ist. Es ist problemlos möglich mit heutigen Amateurmitteln ein Frequenzmessgerät zu bauen, das im MHz-Messbereich eine Unsicherheit im zweistelligen µHz-Bereich besitzt. Und das alles mit einer 10MHz-Referenz. Willkommen bei den Timenuts - 10 Digits ist doch Spielzeug ;-)
Peter D. schrieb: > Wozu braucht jemand 12 Digits? > Bei 1s Meßzeit brauchst Du ein Frequenznormal von 1THz. > Bei 17min sinds immer noch stolze 1GHz. Na ja, selbst, wenn man nur 10 gültige Stellen anstrebt, ist die Frage, ob Aufwand und Nutzen noch korrelieren. Man kann einen reziproken Zähler mit "time to voltage converter" aufbauen, um den Phasenversatz zwischen Fref und Fin mit zu bewerten und somit gut zwei Dezimalstellen zu gewinnen. Bei kontinuierlichen (lückenlosen) Messungen, kann man die Stellenanzahl per Statistik verbessern. Mit einem mit 200 MHz getakteten µC schafft man direkt 8-stellige Messungen mit einer Meßrate von 2 Hz. Kann bzw. muß man 5 Sekunden warten, sind es schon 9 gültige Stellen. Ein STM32F4xx schafft das schon allein mit seinen internen Zählern.
Tobi T. schrieb: > kennt jemand DIY Projekte von Frequenzzählern Mal ne Frage: Was sind DIY Projekte? englische Fachbegriffe?
Aha, Aber in einem deutschsprachigen Forum sollte man besser deutsche, für jeden verständliche Ausdrücke verwenden.
Hi >Aber in einem deutschsprachigen Forum sollte man besser deutsche, für >jeden verständliche Ausdrücke verwenden. In welchen Tal der Unwissenden lebst du eigentlich? MfG Spess
Tobi T. schrieb: > kennt jemand DIY Projekte von Frequenzzählern mit 10 - 12 Digits? Nein, jedenfalls nichts , was den Namen Messgerät wirklich verdient. Tobi T. schrieb: > Mein > Hobbybudget lässt eine Investition in ein Keysight 53230A leider nicht > zu, auch wenn ich etwas in der Art für Messungen gebrauchen kann. Die Geräte sind nicht deswegen so teuer, um die Kunden finanziell zu schröpfen. Da steckt schon ichtig Aufwand dahinter. W.S. schrieb: > Nun, 999999999.9 Hz sind 10 Stellen, braucht 10 Sekunden Torzeit und ist > frequenzmäßig ne Menge Holz. Mit amateurmäßig beherrschbaren Mitteln > wirst du sowas allerhöchstens bis zur Hälfte ausnutzen können. Das gilt für einen Geradeauszähler ohne Vorteiler. Sebastian W. schrieb: > Du zeigst sehr schön, weshalb ein klassischer Zählfrequenzmesser für > diese Anwendung ungeeignet ist. Es ist problemlos möglich mit heutigen > Amateurmitteln ein Frequenzmessgerät zu bauen, das im MHz-Messbereich > eine Unsicherheit im zweistelligen µHz-Bereich besitzt. Und das alles > mit einer 10MHz-Referenz. Der Reziprogzähler spielt seine Vorteile hauptsächlich bei niedrigen Frequenzen aus. Aber 10 oder gar 12 Stellen / Sekunde zu gewinnen, ist für einen Hobbyisten fast utopisch. Das setzt nämlich vorraus, das man möglichst hohe Frequenzen ohne Vorteiler jitterarm messen kann. Sowas würde vermutlich nur mit CPLD Bausteine gehen, wie die Industrie es auch tatsächlich macht. Rein mit den üblichen Mikrocontrollern ob Atmel oder Pic ist volkommen egal, wird man nicht zum Ziel kommen. Das Tor muss bei 10 Stellen schon Flankensteilheiten im einstelligen Picosekundenbereich besitzen. Und die Refrenzteiler muss die Flanken auch mit diesen geringen Jitter bereitstellen. Sonst nützt einen die Zählerkette nach dem Tor garnichts. Es ist kein Problem mit einen reziprogzähler 10 Stellen ( oder gar 12 Stellen ) auf die Anzeige zu bringen, doch die letzten Stellen dann wackelfrei zu bekommen ist dann eine andere Baustelle. Von den Anforderungen der Stabiltät der Referenzfrequenz will ich garnicht reden. Aber versuche mal mit einen industriellen Counter Racal 1991 ( ist erschwinglich und kann 9Stellen/Sek ) einen Sinus von 1KHz anzuzeigen. Du wirst dich wundern wie unstabil das ganze wird. Ralph Berres
Allenfalls waeren zu messenden Frequenzen interessant. Bei 10GHz muesst man ja immerhin 1-100 sekunden lang messen. Ich denke die Idee ist ein utopischer Furz ohne irgendwelche Relavanz. Was soll damit denn gemessen werden ? Welche zu messende Quelle ist denn auf 10 Stellen stabil ? Es sind nicht allzu viele Leute, die sich mit solchen Quellen befassen, und die fragen nicht in einem forum nach einem DYO Zaehler.
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Oh D. schrieb: > Allenfalls waeren zu messenden Frequenzen interessant. Bei 10GHz muesst > man ja immerhin 1-100 sekunden lang messen. Mit direktem Zähler und 1 s Torzeit? Wer macht den so etwas? Mich wundert auch immer, wie hier mit GHz herumgeworfen wird. Je größer desto besser? > Was soll damit denn gemessen werden ? Welche zu messende Quelle ist denn > auf 10 Stellen stabil ? Hatte ich ja auch schon gefragt. Wenn man den Jitter von einem 1pps GPS-Signal messen will, reichen schon 7 - 8 Stellen.
Angehängte Dateien:
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freqmeas.png
3 KB -
pll.jpg
100 KB
Es tut mir leid euch zu enttäuschen. Ich hänge mal eine Messung an. Aufbau kann als amateurmäßig gelten: Ein HPSDR Hermes Softwareradio, dessen interne PLL ersetzt wurde (zu großes Übersprechen). Die (externe) PLL synchronisiert den Referenztakt mit dem ADC- bzw. FPGA-Takt. Alles kein Hexenwerk ;-) Messprinzip ist äquivalent zur komplexen (digitalen) Frequenzdemodulation. Mehr dazu in den oben angegebenen Literaturstellen. Messzeit ist eine Sekunde. Als DUT dient ein R&S Signalgenerator, dessen kleinste Frequenzänderung 1mHz beträgt. Messunsicherheit Viele Grüße, Sebastian
Vielleicht interessantes Info : Generell über Counters http://leapsecond.com/hpan/an200.pdf “Modern frequency counting principles” Vorführung http://radiokot.ru/konkursCatDay2014/30/02.pdf Hier befasst Mann sich mit derselbe frage [time-nuts] Homebrew frequency counter, need help https://www.febo.com/pipermail/time-nuts/2014-December/089787.html MfG Bart
Sebastian W. schrieb: > Messprinzip ist äquivalent zur komplexen (digitalen) > Frequenzdemodulation. Mehr dazu in den oben angegebenen > Literaturstellen. Zu viel Lesen schadet den Augen - Bilder dagegen entspannen ;-) > Messzeit ist eine Sekunde. Sag doch einfach, wie genau eine Messung von 1 Hz bei 1 Messung/s mit diesem Verfahren ausgeführt wird.
Die genannte HP-Appnote 200 zeigt in Figure 27 die Synchronisation des Gatebeginns. Am Ende hat man dann noch maximal eine Clockperiode Unsicherheit, die mit Interpolationstricks noch verkleinert werden können. In der ELV war neulich eine Artikelserie zu einem Reziprokzähler, im "Funkamateur" ebenfalls. Die ELV-Darstellung zur Gate-Synchronisation erscheint mir etwas seltsam, das eigentliche Problem der Interpolation wird nicht beschrieben.
m.n. schrieb: > Sag doch einfach, wie genau eine Messung von 1 Hz bei 1 Messung/s mit > diesem Verfahren ausgeführt wird. ohne dem Sebastian Weiß vorgreifen zu wollen, entnehme ich eine Auflösung von 10 Stellen/Sek. ( 10MHz / 1mHz )also bei 1 Hz Messfrequenz demnach 0,1 nHz Auflösung. Ralph Berres
Und nicht vergessen, ein Millihertz ist etwa eine Schwingung pro Viertelstunde. Fast so interessant wie die Extremsportart "Continental Drift Watching". http://feisar.de/stuff/continentaldrift.jpg
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m.n. schrieb: > Sebastian W. schrieb: >> Messprinzip ist äquivalent zur komplexen (digitalen) >> Frequenzdemodulation. Mehr dazu in den oben angegebenen >> Literaturstellen. > > Zu viel Lesen schadet den Augen - Bilder dagegen entspannen ;-) Das sehe ich genau so... ich habe da auch schon etwas vorbereitet ;-) Ab Seite 7 beschreibe ich das Prinzip der Frequenzdemodulation. Es fehlt leider die Tonspur, ich beantworte aber auftretende konkrete Fragen gern. Leider habe ich nicht die Zeit das hier in epischer Breite auszuführen, da ich nebenbei noch studieren muss ;-) Viele Grüße, Sebastian
Christoph K. schrieb: > Und nicht vergessen, ein Millihertz ist etwa eine Schwingung pro > Viertelstunde. Fast so interessant wie die Extremsportart "Continental > Drift Watching". http://feisar.de/stuff/continentaldrift.jpg Hier misst man aber eine Abweichung von bspw. -1mHz, ergo 9999999,90 Hertz. Das ist also so nicht direkt vergleichbar.
Sebastian W. schrieb: > ich beantworte aber auftretende konkrete Fragen > gern. > Leider habe ich nicht die Zeit das hier in epischer Breite auszuführen, > da ich nebenbei noch studieren muss ;-) Ich habe Dir eine ganz konkrete Frage gestellt, die Du mit einer einzigen Zahl beantworten kannst.
Die wenigsten Leute haben die Musse, eine Viertelsyunde, oder laenger auf einen Messwert zu warten. Speziell wenn der noch interaktiv nachgestellt werden muss.
m.n. schrieb: > Sag doch einfach, wie genau eine Messung von 1 Hz bei 1 Messung/s mit > diesem Verfahren ausgeführt wird. m.n. schrieb: > Sebastian W. schrieb: >> ich beantworte aber auftretende konkrete Fragen >> gern. >> Leider habe ich nicht die Zeit das hier in epischer Breite auszuführen, >> da ich nebenbei noch studieren muss ;-) > > Ich habe Dir eine ganz konkrete Frage gestellt, die Du mit einer > einzigen Zahl beantworten kannst. Das könnte daran liegen, dass ich nicht verstanden habe was du meinst. Die relative Messunsicherheit des Messgeräts selbst liegt bei 2*10^-13 -> 20µHz bei 10MHz Signalfrequenz. Viele Grüße, Sebastian
Sebastian W. schrieb: > Die relative Messunsicherheit des Messgeräts selbst liegt > bei 2*10^-13 -> 20µHz bei 10MHz Signalfrequenz. Das würde bedeuten, dass Zeitintervalle von einer Sekunde bis auf 200fs (0.2ps bzw. 0.0002ns) genau bestimmt werden können. Du gestattest, dass ich das für Blödsinn halte.
Ja, ja. Es ist aber schon klar, dass um 10MHz (hurra eine Frequenzangabe!) auf 10 Stellen zu messen, du 10^10 Perioden warten musst. Das waeren dann 10^10/10^7 = 10^3 sekunden. Eine Viertelstunde bei 10 dezimalen Stellen, resp einen Tag bei 12 dezimalen Stellen. Hast du die Zeit ? Egal, Falss nur 10MHz gezaehlt werden sollen geht's mit einem CPLD/FPGA. 10 dezimale Stellen waeren dann 36bit, 12 dezimale Stellen waere dann 42 Bit oder so. Das ist als synchronzaehler bei 10MHz gut machbar. Egal ob als Torzaehler, oder inkrementell, oder ueberlappend. Als Referenz nimmt man einen GPS gelockten 10MHz Oszillator fuer 250$ allenfalls ge-PLL-t auf irgendeine Frequenz.
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Oh D. schrieb: > Es ist aber schion klar, dass um 10MHz (hurra eine > Frequenzangabe!) auf 10 Stellen zu messen, du 10^10 > Perioden warten musst. Nein, das ist falsch. Man muss lediglich bestimmen, welche Zeit zwischen Öffnen des Tores und Eintreffen der ersten gezählten Signalflanke vergeht. Dasselbe macht man am Schluss des Messintervalles mit der Zeit zwischen letzter gezählter Flanke und Schließen des Tores. Das kann man z.B. mit dem schon oben erwähnten Time-to-Voltage- Converter erreichen: Das Öffnen des Tores schaltet eine Konstantstromquelle auf einen ungeladenen Kondensator, die erste Signalflange schaltet die Stromquelle wieder ab --> die Ladespannung des Kondensators ist der verstrichenen Zeit proportional. Diese Mimik muss nicht besonders genau arbeiten; bei 1% Fehler gewinnt man trotzdem zwei Stellen. Man muss also bei 0.1% Fehler nur 10⁷ Perioden abwarten, um auf 10^-10 genau messen zu können.
Zeiten zwischen 0 & 100ns auf 0.1% genau zu messen ist nicht wirklich trivial...
Sebastian W. schrieb: > Das könnte daran liegen, dass ich nicht verstanden habe was du meinst. Oh, die Frage hat sogar mein Hund verstanden. Hast Du denn verstanden, was Du selber da machst? Ralph B. schrieb: > m.n. schrieb: >> Sag doch einfach, wie genau eine Messung von 1 Hz bei 1 Messung/s mit >> diesem Verfahren ausgeführt wird. > > ohne dem Sebastian Weiß vorgreifen zu wollen, entnehme ich eine > Auflösung von 10 Stellen/Sek. ( 10MHz / 1mHz )also bei 1 Hz Messfrequenz > demnach 0,1 nHz Auflösung. Ich rechne mal auf meine Art. Die Ergebnisse haben eine Auflösung von 1 mHz. Das heißt, ein Ergebnis für 1 Hz wird auf 0,1 % aufgelöst. Eine 3,5 stellige Anzeige reicht demzufolge aus. Mit 10 - 12 Stellen hat das überhaupt nichts zu tun.
wolle g. schrieb: > Aber in einem deutschsprachigen Forum sollte man besser deutsche, für > jeden verständliche Ausdrücke verwenden. Hmm, das deutsche Wort "Hobby" ist m.W. auch aus dem englischen entnommen oder was für ein Wort schlägst Du vor?
Harald W. schrieb: > Hmm, das deutsche Wort "Hobby" ist m.W. auch aus dem englischen > entnommen oder was für ein Wort schlägst Du vor? Steckenpferd ;-)
m.n. schrieb: >> ohne dem Sebastian Weiß vorgreifen zu wollen, entnehme ich >> eine Auflösung von 10 Stellen/Sek. ( 10MHz / 1mHz )also >> bei 1 Hz Messfrequenz demnach 0,1 nHz Auflösung. > > Ich rechne mal auf meine Art. Nun ja. Ich würde es begrüßen, wenn Du Dich entschließen könntest, nicht auf Deine Art zu rechnen, sondern auf die richtige Art . > Die Ergebnisse haben eine Auflösung von 1 mHz. Nein, das steht nicht da. Es steht da: "10MHz werden auf 1mHz aufgelöst". > Das heißt, ein Ergebnis für 1 Hz wird auf 0,1 % aufgelöst. Nein, das heißt es nicht. Ohne genaue Kenntnis des Verfahrens kann man nämlich nicht entscheiden, ob mit der Angabe "1mHz Auflösung bei 10MHz" gemeint ist: a) "Auflösung: 1mHz" oder b) "Auflösung: 10⁻10 vom Messwert". Ich tendiere zu Interpretation b). Wenn nämlich a) gemeint wäre, würde man einfach "Auflösung: 1mHz" schreiben und die nichtssagenden 10MHz weglassen. Oder umgekehrt: Die Angabe "10MHz werden auf 1mHz aufgelöst" hat NUR dann einen Sinn, wenn sich die Auflösung als Bruchteil des Messwertes ergibt und nicht als absoute Größe. Und -- ganz ehrlich: Ich glaube Dir einfach nicht, dass Du den Unterschied zwischen den Angaben "Auflösung: 10^-10 vom Messwert" und "Auflösung: 1mHz" nicht erkennst. Das eine ist eine relative, das andere eine absolute Angabe.
Sebastian W. schrieb: > Ab Seite 7 beschreibe ich das Prinzip der Frequenzdemodulation. Ja und? Daß man AM und FM per Umwandlung von Kartesisch (I und Q) in Polar macht, wobei die Zeigerlänge bereits die AM ist und die FM per 1. Ableitung des Winkels sich ergibt, ist doch seit Jahren Stand der Technik. Aber was hat das hier mit den überzogenen Vorstellungen für einen Selbstbau-Zählfrequenzmesser zu tun? W.S.
W.S. schrieb: > Sebastian W. schrieb: >> Ab Seite 7 beschreibe ich das Prinzip der Frequenzdemodulation. > > Ja und? > > Daß man AM und FM per Umwandlung von Kartesisch (I und Q) in Polar > macht, wobei die Zeigerlänge bereits die AM ist und die FM per 1. > Ableitung des Winkels sich ergibt, ist doch seit Jahren Stand der > Technik. > > Aber was hat das hier mit den überzogenen Vorstellungen für einen > Selbstbau-Zählfrequenzmesser zu tun? > > W.S. Das ist halt das Prinzip der umgesetzten Frequenzmessung. Im Zusammenhang oben wurde eine Erklärung dazu gewünscht. Schön, dass du mich darin bestätigst, dass es im Prinzip ganz einfach ist. Man sollte halt nicht so sehr über Dinge urteilen, die man selbst nicht durchdrungen hat (geht an die Poster oben drüber). Frequenzmessung mit solcher Auflösung/Unsicherheit ist seit Jahren abgegrast, das hat nichts mit überzogenen Vorstellungen zu tun. Einzig euer Festbeißen an Zählfrequenzmesser ist in diesem Zusammenhang etwas überholt. Wer nicht glaubt, dass man das problemlos hinbekommt, kann mich gern besuchen kommen ;-) Viele Grüße, S.W.
Der oben erwähnte VNWA3 von Tom DG8SAQ ist hier sicher dem einen oder anderen bekannt. Ich füge mal eine Messung von Tom persönlich an. Bei ihm fällt die Messung mit einer solch "utopischen" Auflösung nebenbei ab. Der VNWA3 ist in seiner Hauptrolle ein Netzwerkanalysator, der beste Kritiken geniest. Zu sehen ist grün das Grundrauschen seines Messgeräts (~2*10^-12 bei 1s Betrachtungszeit) und blau eine Messung eines Oszillators. Damit begrüße ich alle Mitlesenden nocheinmal in der präzisen Frequenzmesstechnik! Preisfrage: Wie misst man die Frequenzstabilität bei 1s eines sog. Ultra Stable Oscillators einer Raumsonde? Mit einem Zählfrequenzmesser? Nein! Mit 1THz Referenzfrequenz? Nein! Viele (vermessene) Grüße, Sebastian P.S.: Für fachliche Fragen stehe ich wie gesagt gern bereit und freue mich auf eine sachliche Diskussion. Quelle Bild 1: Funkamateur 05/13, Thomas Bayer - DG8SAQ "Hochgenaue Frequenzmessung mit Amateurmitteln" Unterschrift: Allan-Deviation der beiden 10-MHz-Rubidium-Frequenzstandards gegeneinander (blau) bzw. eines Standards gegen sich selbst (grün) gemessen; die grüne Kurve stellt die Detektionsgrenze der VNWA-Hardware dar. Der Bereich unterhalb der grünen Kurve ist mit dieser Hardware messtechnisch nicht zugänglich. Quelle Bild 2: http://tycho.usno.navy.mil/ptti/2004papers/paper35.pdf Abbildung 1
Sind bei der Methode mit VNWA3 auch Dauermessungen (24h) möglich? Mir geht es dabei nicht um die Allan Variance, sondern um Diagramme Frequenz über Zeit.
Sebastian W. schrieb: > Wie misst man die Frequenzstabilität bei 1s eines sog. Ultra > Stable Oscillators einer Raumsonde? Man misst zwei USOs gegeneinander und definiert das von jedem die Hälfte der Abweichung kommt... Und dann gab es da noch eine ganz raffinierte Messung mit drei Oszillatoren, wo jeder gegen jeden vermessen wurde.
branadic schrieb: > Sind bei der Methode mit VNWA3 auch Dauermessungen (24h) möglich? Mir > geht es dabei nicht um die Allan Variance, sondern um Diagramme Frequenz > über Zeit. Ja, wenn die Windows-Software nicht währenddessen abstürzt. Allan-Varianz berechnet man eh offline hinterher. Als Basis dienen die in eine Datei abspeicherbare Frequenzmesswerte.
Sebastian W. schrieb: > Das ist halt das Prinzip der umgesetzten Frequenzmessung. > Im Zusammenhang oben wurde eine Erklärung dazu gewünscht. Und? Wo ist sie, die Erklärung? Ich sehe keine. Ich sehe nur einen jungen Bubi, der sein vermeintlich überlegenes Wissen herausstreicht.
W.S. schrieb: > Aber was hat das hier mit den überzogenen Vorstellungen > für einen Selbstbau-Zählfrequenzmesser zu tun? Nicht viel. Sebastian redet - im Gegensatz zu anderen Teilnehmern - ganz offensichtlich vom Frequenzvergleich hochstabiler Oszillatoren. Zwei nahezu identische Frequenzen lassen sich natürlich sehr bequem mittels I/Q-Mischer vergleichen; man erhält zwei "langsam driftende Gleichspannungen". Weiter auseinanderliegende Frequenzen lassen sich per PLL oder DDS vorbehandeln, ehe man sie mittels Mischung vergleicht. Das alles hat aber recht wenig mit einem universellen Frequenz- messer als Laborgerät zu tun.
Possetitjel schrieb: > Sebastian W. schrieb: > >> Das ist halt das Prinzip der umgesetzten Frequenzmessung. >> Im Zusammenhang oben wurde eine Erklärung dazu gewünscht. > > Und? Wo ist sie, die Erklärung? Ich sehe keine. > > Ich sehe nur einen jungen Bubi, der sein vermeintlich > überlegenes Wissen herausstreicht. Vielen Dank für das Kompliment bezüglich meines Alters, aber sage mir doch was du nicht verstanden hast. Ich habe eine ganze Bachelorarbeit darüber geschrieben (oben verlinkt) und als Kurzfassung des Grundprinzips die Vortragsfolien bereitgestellt. Ich habe nur versucht ein paar Anregungen über alternative Konzepte zur präzisen Frequenzmessung zu geben. Auch für mich war das mal Neuland. Ein Tipp auf das Bangert-Paper in diesem Forum und die TimeNuts-Mailingliste haben mich zum Thema der Frequenzmesstechnik gebracht und da gebe ich gern etwas zurück. Das ist aber alles Kaffee von gestern und kein überlegenes Wissen, denn es gibt Paper darüber, die älter sind als ich ;-) Für den interessierten Leser empfehle ich das NIST als Informationsquelle von viel frei zugänglicher Literatur. Dieser Thread zeigt leider zu deutlich, dass es etwas an der Kenntnis des heutigen technischen Stands mangelt. Das wäre nicht schlimm, wenn es nicht auch gleichzeitig an etwas Anstand und Umgangsformen fehle. Schade eigentlich, oder? Beste Grüße, Sebastian
Auch wenn ich sonst deine Beiträge meist in Ordnung finde, sind die Folien oben schon ziemlich schlecht als Erklärung für deine Frequenzmessung. Dass da niemand weiß, was du eigentlich wie gemessen hast, ist eigentlich kein Wunder.
Sebastian W. schrieb: > Possetitjel schrieb: >> Sebastian W. schrieb: >> >>> Das ist halt das Prinzip der umgesetzten Frequenzmessung. >>> Im Zusammenhang oben wurde eine Erklärung dazu gewünscht. >> >> Und? Wo ist sie, die Erklärung? Ich sehe keine. >> >> Ich sehe nur einen jungen Bubi, der sein vermeintlich >> überlegenes Wissen herausstreicht. > > Vielen Dank für das Kompliment bezüglich meines Alters, Kein Problem, gerne wieder. Du hast weiter oben selbst geschrieben, dass Du studierst. Ich habe daraus - vielleicht zu Unrecht - gefolgert, dass Du deutlich jünger bist als ich. (Ich bin 47.) > aber sage mir doch was du nicht verstanden hast. Ich verstehe nicht, was Deine Einlassungen mit dem Thema "Eigenbau-Frequenzmesser" zu tun haben. > Ich habe eine ganze Bachelorarbeit darüber geschrieben Das bestreite ich gar nicht. > Ich habe nur versucht ein paar Anregungen über alternative > Konzepte zur präzisen Frequenzmessung zu geben. Nein. Du redest über präzisen Vergleich nahezu identischer Frequenzen. Das ist etwas anderes. An einen Frequenzmesser/-zähler als Laborgerät stellt man aber i.d.R. andere Anforderungen. Der soll im Idealfall 1Hz, 1kHz, 1MHz und 1GHz ohne großartige Umstellungen messen können. Es hat seinen Grund, dass man zwischen Labormesstechnik und Präzisionsmesstechnik unterscheidet. > Das ist aber alles Kaffee von gestern und kein überlegenes > Wissen, denn es gibt Paper darüber, die älter sind als ich ;-) Das ist richtig. Frequenzvergleich durch Mischung wird bereits in "Hochfrequenzmesstechnik" von Prof. Otto Zinke, erschienen 1938, beschrieben. Steht in meinem Bücherregal. > Dieser Thread zeigt leider zu deutlich, dass es etwas an der > Kenntnis des heutigen technischen Stands mangelt. Durchaus nicht. Wie Du ja selbst sagst, ist der Frequenzvergleich durch Abwärtsmischung eine der uralten, klassischen Methoden der Präzisionsmesstechnik. Und die von Dir zitierten "Funkamateur"-Hefte liegen auch in meinem Bücherregal. Das alles hat nur recht wenig mit einem "DIY Frequency Counter" zu tun.
Man muß ja nicht gleich ausfallend werden, nur weil man etwas nicht gleich in 5min versteht. Da es ja teure Meßgeräte nach diesem Verfahren gibt, sollte es ja funktionieren. Die Links sind schon interessant. In der Praxis hätte ich allerdings auch keine Anwendung für sowas.
Eine Frequenzmessung ist zwingend ein Vergleich zwischen zwei Oszillatoren. Aus der normalen Laborpraxis, in der das Frequenznormal gern 2 Größenordnung besser ist als das DUT, nimmt man dies nur nicht so konkret war. Ich bin euch noch die Beschreibung des Messkonzepts schuldig. Grundlage ist ein ADC, dessen Abtasttakt mit der Referenzfrequenz synchronisiert ist. Das Ausgangssignal des ADC wird in einem digitalen Abwärtsmischer (Digital Downconverter, DDC) in ein komplexes Basisbandsignal gemischt. Das Frequensteuerword des numerischen Oszillators (NCO) im DDC wird dabei so eingestellt, dass es äquivalent zur groben Frequenz des Eingangssignal ist. Dazu später mehr. Das komplexe Basisbandsignal entspricht einem komplexen Drehzeiger. Die Drehgeschwindigkeit des Zeigers entspricht dabei der Frequenz. Sie erhält man durch die Ermittlung der Phase und anschließender Ableitung. Die hiermit ermittelte Frequenz ist der Unterschied zur eingestellten Frequenz des NCO. Durch entsprechendes Vorwissen über das Signal (stabil innerhalb x Hz) kann eine Filterung des Basisbandsignals die Messunsicherheit verringern (besseres SNR). Die grobe NCO-Frequenz kann dabei entweder manuell eingestellt werden oder mittels parallel geschalteten Zählfrequenzmesser (der auch im FPGA realisiert ist) ermittelt werden. Die oben dargestellte Frequenzmessung stellt dann die Feinmessung dar. Mit meinem Aufbau kann von einigen hundert kHz bis 60MHz direkt gemessen werden. Per Vorteiler kann der Frequenzbereich bis in den zweistelligen GHz-Bereich erweitert werden. Allerdings sollte dieser Vorteiler entsprechend geringes additives Phasenrauschen besitzen. Ich verweise dazu bspw. auf Veröffentlichungen über regenerative Frequenzteiler[1]. Viele Grüße, Sebastian [1] http://tf.nist.gov/general/pdf/1261.pdf
Es wäre halt sehr hilfreich, wenn Sebastian wenigstens mal den Ansatz einer Erklärung geliefert hätte. Zumal dann, wenn er eine solche ankündigt. Der Verweis auf weiterführende Paper darf dann ja gern noch zusätzlich kommen. In einem Forum geht es um den direkten Informationsaustausch. Ein Verweis auf "lies das und das, da habe ich das schon aufgeschrieben" wirkt zumindest auf mich deplaziert. Ein oder zwei Absätze zur Grundidee des Verfahrens würden ja reichen. Wenn das nicht kommt, dann fragt man sich ja schon zwangsläufig "will der nicht oder hat er es selber nicht kapiert?" PS: race condition. Tatsächlich hat Sebastian geliefert, während ich noch meinen Rant getippt habe ;)
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Sebastian W. schrieb: > Die grobe NCO-Frequenz kann dabei entweder manuell > eingestellt werden oder mittels parallel geschalteten > Zählfrequenzmesser (der auch im FPGA realisiert ist) > ermittelt werden. Die oben dargestellte Frequenzmessung > stellt dann die Feinmessung dar. Na gut. Zu guter Letzt doch noch etwas Substantielles. Schön. Schätzwert durch Zählung bestimmen; Feinmessung durch Synthese und Abwärtsmischung. Das ist tatsächlich interessant. Danke.
Sebastian W. schrieb: > Mit meinem Aufbau kann von einigen hundert kHz bis 60MHz direkt gemessen > werden. Das ist zwar nicht die Antwort, wonach ich gefragt hatte, aber 1 Hz kannst Du also garnicht messen. Possetitjel schrieb: > Schätzwert durch Zählung bestimmen; Feinmessung durch > Synthese und Abwärtsmischung. Das ist tatsächlich > interessant. Wenn man das für einen speziellen Fall so braucht, dann macht man das. Aber vom Hocker haut das einen nun nicht. Sebastian W. schrieb: > Es tut mir leid euch zu enttäuschen. 10 Digits sind wohl doch kein Spielzeug. Und was der TO will, hat sich wohl auch erledigt.
Leute, es reicht! .. jedenfalls mir. Sebastian W. schrieb: > Quelle Bild 1: Funkamateur 05/13, Thomas Bayer - DG8SAQ "Hochgenaue > Frequenzmessung mit Amateurmitteln" GRÖHL. Das ist doch der, der seine zwei DDS-Chips ohne Tiefpaßfilter betrieben hat, um damit so ganz nebenbei nicht nur im Basisband, also unterhalb Fsample/2, sondern auch lustig oberhalb davon messen zu wollen. Er hat sogar behauptet, damot bis in den Bereich jenseits 1 GHz präzise messenzu können. Nun, ich bin ein dezenter Mensch und benutze deshalb Worte wie "Scharlatan" eben NICHT. Punkt. Der Generalfehler, den unser jungdynamisches Professorlein gern und wiederholt macht besteht darin, daß er immerzu sämtliche Randbedingungen mental ausblendet. Aber die reale Welt besteht eben genau aus diesen Randbedingungen. Im Grunde kann ich den Jungen ja leiden, aber er lehnt sich in seiner Unbedarftheit gern mal viel zu weit aus dem Fenster. Sebastian W. schrieb: > Ich habe eine ganze Bachelorarbeit > darüber geschrieben Lass mich raten.. Bei Thomas Bayer? Mei Liaber, ich hab schon so viele Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten gesehen, daß mir von einer mehr auch nicht schlecht wird. Ist ja gut, wir wissen alle, daß von einem Studiosus nicht mehr erwartet wird, als seinem Doktoranden ne zitierfähige Zuarbeit zu liefern und letzterer schreibt üblichermaßen auch nur ne Zuarbeit zum Anreichern des Portfolios seines Prof's. So ist das akademische Leben halt. Aber wir sind hier in einem Forum, wo es zumeist um eher praktische Dinge geht. Sebastian W. schrieb: > Eine Frequenzmessung ist zwingend ein Vergleich zwischen zwei > Oszillatoren. Jetzt werde ich aber wirklich böse. Was du schreibst, ist logischer Unsinn. Von wegen "zwingend"!!! Also ich erkläre es dir mal: Eine Frequenzmessung ist das Abzählen von Ereignissen innerhalb eines Bemessungszeitraumes. Nicht umsonst ist die Dimension der Frequenz 1/s. Frequenz ist eben Ereignisanzahl/Zeitraum. Das hat nicht im Mindesten mit irgendwelchen Oszillatoren zu tun. Ich habe den Eindruck, daß du den Bachelor-Titel noch nicht wirklich verdienst. Lerne um deineswillen das klare logische Denken. Peter D. schrieb: > Da es ja teure Meßgeräte nach diesem Verfahren gibt, sollte es ja > funktionieren. Du beziehst dich auf Timestamp-Zähler? Oder etwa auf Frequenzmessung per Mischer? Was die Mischerei betrifft, so ist es ja klar, daß selbige ihre Blütezeit hatte, als man noch keine wirklich dafür benutzbare Digitaltechnik hatte. Selbst bei älteren Digitalzählern gab es sowas. Aber wenn man sich gewärtigt, daß Firmen wie Hittite derzeit Prescaler baut, die bis in den zweistelligen Gigahertzbereich gehen, ist das alles Schnee von vorgestern - mal Anwendungen ausgenommen, die sich jenseits von 20 GHz tummeln. Aber das sind Gefilde, die für Otto Normalverbraucher ohnehin zu exotisch sind. Die Brot&Butter-Frequenzzähler funktionieren heutzutage ganz einfach per hinreichend schnellem Zähler. Was die vielgerühmten Timestamp-Zähler betrifft, habe ich dazu auch eine eher abträgliche Meinung: Man kann durch relativ häufiges Abfragen der beiden Zähler zwar ganz passabel Unregelmäßigkeiten wie übermäßiges Jitter oder Frequenzmodulation erkennen, aber für den gewöhnlichen Laborgebrauch sind sie kein bißchen besser als ganz normale Zähler. Für alle Eingangsfrequenzen oberhalb der Referenzfrequenz ist der simple Geradeauszähler bestens geeignet und für alle eher niederfrequenten Frequenzen ist der Reziprokzähler die beste Wahl. All die Diskussionen, die darauf beruhen, daß ein Reziprokzähler ja die nächste Flanke des Eingangssignales abwarten muß und genau deshalb das Ausmessen eines 1 Hz Signales dann eben 2 Sekunden braucht, halte ich für albern: In solchem Spezialfalle kann man auch mal 2 Sekunden warten. Schon ab 3..4 Hz ist das Wartephänomen garnicht mehr der Diskussion wert. Und seien wir mal ehrlich zu uns: 8 gültige Stellen sind für's Labor schon ausgesprochen ordentlich, was soll ein Eigenbauprojekt für gültige 10 oder gar 12 (hoffentlich gültige) Stellen bezwecken? Für welchen Anwendungsfall wäre so etwas erforderlich? W.S.
Um das Thema mal ein bisschen aufzulockern, es passt vielleicht sogar zu diesen Thread. Ich habe gestern ein GPS Frequenznormal bekommen http://www.sdr-kits.net/Webshop/products.php?106&cPath=5 Erste Messungen sehen sehr ermutigend aus. 10exp-9 hält er schon in der ersten Minute ein. Nach 10 Minuten landet man bei 10exp-10 Gemessen habe ich das in dem ich ein Signal eines R&S XRB Rubidiumnormal damit verglichen habe. Einfach mit einen Zweikanaloszillograf. Ich habe mich dann eine Stunde vor den Scope gesetzt und beobachtet um wieviel sich die Phase verschiebt. Nach 20 Minuten hatte sich die Phase um ca 90° verschoben. Vergleichsfrequenz war 10 MHz. Ich finde das ist für einen Hobbyisten stabil genug. Und halbwegs finanzierbar ist es auch noch. Zumal ich nicht weis wer ist jetzt ungenauer. Das Rubidiumnormal oder das GPS Normal. Übrigens mein seit 1996 betriebene DCF Normal hatte eine Abweichung von 0-1 Digit an der 10.Stelle. Bei den Diskussionen über den Selbstbau von 12 stelligen Zählern sollte man die Anforderungen an die Zeitbasis nicht vergessen. Deswegen mein Einwurf. Jetzt dürft ihr euch weiter kloppen. Übrigens wo der VNA von Thomas Bayer so verrissen wird. Ich habe den VNA von Thomas Bayer und in der Hochschule haben wir auch eines. Einen Vergleich mit einen Rohde&Schwarz ZVR braucht der wirklich nicht zu scheuen. Die Messergebnisse sind bis 1,3 GHz genau so gültig und plausibel wie bei dem R&S. Bei dem Dynamikbereich über 500MHz muss man halt Abstriche machen. Die Bedienungsfreundlichkeit ist aber mindestens genau so gut wie bei dem R&S. Das wollte ich nur mal anmerken. Für den Preis bekommt man nichts vergleichbares. Ralph Berres
W.S. schrieb: > Sebastian W. schrieb: >> Eine Frequenzmessung ist zwingend ein Vergleich zwischen zwei >> Oszillatoren. > Was du schreibst, ist logischer Unsinn. Von wegen "zwingend"!!! Wo er Recht hat, hat er Recht. > Also ich erkläre es dir mal: Eine Frequenzmessung ist das Abzählen von > Ereignissen innerhalb eines Bemessungszeitraumes. Nicht umsonst ist die > Dimension der Frequenz 1/s. > > Das hat nicht im Mindesten mit irgendwelchen Oszillatoren zu tun. Nicht? Und woher weißt du, wann deine Sekunde um ist? Brauchst du dafür nicht vielleicht doch einen Oszillator mit 1Hz? Beim Reziprokzähler ist es noch offensichtlicher. Denn der mißt (zählt) erstmal nur das Verhältnis zweier Frequenzen. Bei Kenntnis der einen Frequenz (Referenz) kann man daraus die andere ausrechnen.
W.S. schrieb: > GRÖHL. Das ist doch der, der seine zwei DDS-Chips ohne Tiefpaßfilter > betrieben hat, um damit so ganz nebenbei nicht nur im Basisband, also > unterhalb Fsample/2, sondern auch lustig oberhalb davon messen zu > wollen. Warum soll man das nicht dürfen? Solange man die beobachtete Bandbreite kleiner als 1/2 Samplerfrequenz hält, werden die Nyquistbedingungen ebenso eingehalten. Der etwas betagte VNA von R&S nämlich der ZPV macht das auch so. Der VNA vom Thomas Bayer benutzt eine Sondkarte und somit eine Bandbreite von maximal 20KHz. Und durch geschickte Wählen der beiden DDS Frquenzen vermeidet er das er beim Messen eine Nullstelle erwischt. W.S. schrieb: > Der Generalfehler, den > unser jungdynamisches Professorlein gern und wiederholt macht besteht > darin, daß er immerzu sämtliche Randbedingungen mental ausblendet. Warum schreibst du ihm das nicht mal selbst? Er wird sich über deine Titulierungen sicher freuen. Obendrein halte ich es für einen schlechten Stil über Leute im öffentlichen Raum zu lästern, egal ob jemand einen akademischen Titel trägt oder nicht. Auch wenn er das zufällig mitlesen sollte wird er sich hier vermutlich nicht zu äußern, denn er wird dadrüber stehen. Ich bin der Meinung, das er uns Funkamateuren ( und den Hobbyisten allgemein ) ein für das Geld wirklich brauchbares Gerät beschert hat. Zumal er sich wirklich um die Erweiterung und Verbesserung der Software kümmert und dies kostenlos den Nutzern zur Verfügung stellt. Das muss auch mal gesagt werden. Ralph Berres
W.S. schrieb: > Nun, ich bin ein dezenter Mensch Da wird Dir niemand widersprechen ;-) W.S. schrieb: > Für alle Eingangsfrequenzen oberhalb der Referenzfrequenz ist der simple > Geradeauszähler bestens geeignet und für alle eher niederfrequenten > Frequenzen ist der Reziprokzähler die beste Wahl. Läßt man einen STM32F4xx mit 200 MHz laufen (ist das noch niederfrequent?), dann sehe ich keinen Grund, einen Geradeauszähler mit Torzeit einzusetzen. > All die Diskussionen, die darauf beruhen, daß ein Reziprokzähler ja die > nächste Flanke des Eingangssignales abwarten muß und genau deshalb das > Ausmessen eines 1 Hz Signales dann eben 2 Sekunden braucht, halte ich > für albern: In solchem Spezialfalle kann man auch mal 2 Sekunden warten. Da muß ich Dich dezent darauf hinweisen, daß ein reziproker Zähler 1 Hz mit einem Ergebnis/s messen kann: jede Periode, keine Pause! Ralph B. schrieb: > Ich habe gestern ein GPS Frequenznormal bekommen > > http://www.sdr-kits.net/Webshop/products.php?106&cPath=5 Preis / Leistung für ein Fertiggerät sehen gut aus. Der Beschreibung nach scheint es aber einen kleinen 'Herz'-Fehler zu haben ;-)
m.n. schrieb: > Preis / Leistung für ein Fertiggerät sehen gut aus. Der Beschreibung > nach scheint es aber einen kleinen 'Herz'-Fehler zu haben ;-) Wo hast du da entnommen? Ist mir was entgangen? zumindestens nach meiner Beobachtung kann ich das nicht bestätigen. Die beiden 10MHz Frequenzen ( R&S XRB und das GPS-Normal ) sind in der ersten Viertelstunde um ca 90° gegeneinander fortgelaufen und wanderte dann so allmählich wieder zurück. Schnellere Sprünge hat es nie gemacht. 16,66 Minuten Periodenzeit ( also eine wegdriften um 360° ) würde 10exp-10 bedeuten. Er war deutlich stabiler. Und einen höheren Anspruch stelle ich an so ein preiswertes Produkt nicht. Zumal ich ja auch keine Kenntnis darüber besitze wie stabil das R&S XRB wirklich ist. Meine Messgrenzen sind jedenfalls damit erreicht. Einziger Wehrmutstropfen. Es liefert ein Rechtecksignal welches man tunlichst mit 50 Ohm abschließen sollte ( jedenfalls wenn man ein paar Meter Koaxkabel dazwischen hat ). Aber da hilft ein Tiefpassfuilter in Pi-Schaltung ( C-L-C ). Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Wo hast du da entnommen? Ist mir was entgangen? Ich dachte, der Hinweis auf die Innereien wie "mili Herz" und "Micro Herz" wäre nicht nur mir aufgefallen. Soweit, so lustig. Wenn einem allerdings ein Fachhändler "Präzessionswiederstände" verkaufen will, sollte man doch besser abwinken.
m.n. schrieb: > Ich dachte, der Hinweis auf die Innereien wie "mili Herz" und "Micro > Herz" wäre nicht nur mir aufgefallen. Wo ist da der Widerspruch? Diese Sätze beziehen sich doch auf den VNA. Ralph Berres
Zu dem oben von Possetitjel so genannten Time-to-Voltage-Converter hatte ich schon mal die "CTMU" neuerer PIC-Prozessoren erwähnt: Beitrag "Re: Die Lösung unserer Weltprobleme" Mittlerweile habe ich mir die PIC-CTMU und den Atmel-PTC (Peripheral Touch Controller) genauer angeschaut. Leider scheint die Atmel-Version wesentlich simpler zu sein. Die CTMU hat zwei getrennte Start/Stop-Eingänge, damit lassen sich die Zeitabstände zwischen Gate-Ende und folgender Messignalflanke einfach messen, ausserdem durch Konstantstromquelle zeitlinear, während Atmel einfach über einen Widerstand lädt. Der PTC ist z.B. im neuen Atmega328PB enthalten. Die CTMU gibts ab PIC18/24/32 und dsPIC. Die Auflösung des genannten PIC-Reziprokzählers lag um 1 nsec, also etwa 7-8 Bit besser als ohne die Interpolation. Anscheinend hatte sonst noch niemand diese trickreiche Idee.
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Christoph K. schrieb: > Die Auflösung des genannten PIC-Reziprokzählers lag um 1 nsec, Diese analogen Lösungen bei der Auflösung gefallen mir irgendwie nicht, solange man nicht die Möglichkeit hat, eine integrierte Schaltung herstellen zu lassen, die nicht davon abhängig ist, wie groß gerade der Lötklecks geworden ist. Persönlich würde ich eine digitale Interpolation nach der Vernier-Methode bevorzugen. Aber weshalb sollte ich das tun? Eine andere Schaltung mit 1 ns Auflösung wird hier beschrieben: http://www.eevblog.com/forum/projects/diy-interpolating-frequency-counter-fc-510/ Wie gesagt, ein F4xx µC liefert ohne zusätzlichen Schnickschack schon über 8 Stellen bei 1 s Meßzeit, ohne daß eine Periode verloren geht. Wenn man sich das Datenblatt vom oben erwähnten Keysight 53230A ansieht: von den techn. Daten kann man als 'Pferdestecker' nur träumen ;-)
Ralph B. schrieb: > m.n. schrieb: >> Ich dachte, der Hinweis auf die Innereien wie "mili Herz" und "Micro >> Herz" wäre nicht nur mir aufgefallen. > > Wo ist da der Widerspruch? > > Diese Sätze beziehen sich doch auf den VNA. > > Ralph Berres Heinrich Hertz = Hertz (oder eben Mega, Mili, Micro..) Herz = Pumpe (bei mir im Durchschnitt mit 1 Hz) Old-Papa
>Und seien wir mal ehrlich zu uns: 8 gültige Stellen sind für's Labor >schon ausgesprochen ordentlich, was soll ein Eigenbauprojekt für gültige >10 oder gar 12 (hoffentlich gültige) Stellen bezwecken? Für welchen >Anwendungsfall wäre so etwas erforderlich? 10 gültige Stellen pro Sekunde wären mir schon wichtig, um Stabilitäten charakterisieren zu können. Wie ich erwähnte habe ich Zugriff auf ein Trimble GPSDO für meine Messungen. Über den tatsächlichen Anwendungsfall möchte ich mich hier nicht auslassen, ist auch für die gestellte Frage nach bekannten Projekten unerheblich. Da die zu messende Frequenz grob bekannt ist wären die bisher genannten zwei Ansätze sicherlich eine Möglichkeit, auch wenn das hieße in einen VNWA3 oder in Hardware für genannte SDR-Lösung zu investieren. Ein direkter Frequenzzähler für eine Frequenz von xHz ... xMHz wäre natürlich schöner, auch im Hinblick auf die weitere Verwendung der zu beschaffenden Hardware. Ich höre aber raus, dass euch ebenfalls kein Selbstbauprojekt mit 10 gültigen Stellen pro Sekunde bekannt ist, nur theoretische Möglichkeiten wie man das umsetzen könnte.
m.n. schrieb: > Und, wird sie auch verraten Es sind drei Fälle die untersucht werden sollen: - um die 4MHz - um die 16MHz - um die 16,384MHz
Tobi T. schrieb: > Da die zu messende Frequenz grob bekannt ist wären die > bisher genannten zwei Ansätze sicherlich eine Möglichkeit, > auch wenn das hieße in einen VNWA3 oder in Hardware für > genannte SDR-Lösung zu investieren. Ja. Es wird irgendwie auf Mischung (in dieser oder jener Form) hinauslaufen. > Ein direkter Frequenzzähler für eine Frequenz von xHz ... xMHz > wäre natürlich schöner, auch im Hinblick auf die weitere > Verwendung der zu beschaffenden Hardware. Nicht unbedingt. Alle Frequenzmesser, die auf Impulszählung beruhen, liefern prinzipbedingt immer nur die MITTLERE Frequenz im Messintervall. Das ist für Stabilitätsuntersuchungen kontraproduktiv. Abwärtsmischung und Phasenmessung ermöglicht dagegen einen quasi-kontinuierlichen Vergleich. Das ist ein prinzipieller Vorteil des Verfahrens. Eine Bauanleitung für den Bastelkeller kenne ich allerdings auch nicht.
Im gedruckten Handbuch des SR620 gibt es den dazugehörigen Schaltplan. In der Online-Version findet sich nur die Schaltungsbeschreibung und die Stückliste (ab Seite 91): http://www.thinksrs.com/downloads/PDFs/Manuals/SR620m.pdf Da brauchst Du nur noch das ROM-Image und der DIY-Spaß kann beginnen...
Tobi T. schrieb: > 10 gültige Stellen pro Sekunde wären mir schon wichtig, um Stabilitäten > charakterisieren zu können. Wie ich erwähnte habe ich Zugriff auf ein > Trimble GPSDO für meine Messungen. Ein Kanidat welcher eventuell deine Anforderung so gerade genügen könnte wäre der Racal Dana 1991 oder 1992. Der hat eine Auflösung von 2nS Ich besitze den auch. Der kann 10 MHz mit 10 Stellen in etwas mehr als einer Sekunde anzeigen. Eine externe Referenz von 10MHz ist auf jeden Fall angezeigt. Aber einen Trend wohin dein Signal driftet würde man besser mit einen Oszillografen im XY Betrieb machen. Um deine krummen Frequenzen vergleichen zu können, würde ich einen HF Signalgenerator nehmen, welches an eine 10MHz Referenz angebunden ist, und mit dem HF Signalgenerator die Vergleichfrequenz welches auf den zweiten Kanal des Oszis geht einstellen. Dann heist es nur noch beobachten. Statt dem Oszillograf kann man beide Signale auch auf einen Ringmischer geben ( IE500 oder ähnliches ) den ZF Ausgang ( der geht bis DC ) den Ausgang des Mischers tiefpassfiltern ( so einige Kiloherz ) und dessen Ausgang auf einen XT Schreiber oder einen MUltimeter geben und die Messwerte alle paar Minuten abspeichern. Der DC Anteil am Ausgang des Mischers ist die Phasenabweichung der beiden Signale. Der Periodenabstand der aufgezeichneten Phase ist 1/ Abweichung der Sollfrequenz. Ralph Berres Ralph Berres
m.n. schrieb: > Old P. schrieb: >> Herz = Pumpe (bei mir im Durchschnitt mit 1 Hz) > > Mit welchem Betablocker? ;-) Ah Betablocker. Hab schon nen Schreck bekommen. Das bekam ich nur mit etwa 25 Jahren hin, im Besten Trainingszustand. Da schaffte ich die 10 Km auch in 34 Minuten. Hähä
Tobi T. schrieb: > Ein direkter Frequenzzähler für eine Frequenz von xHz ... xMHz wäre > natürlich schöner Mit nem 100MHz Oszillator und 100s Meßzeit kommst Du schon auf 10 Digits. Die 100MHz lassen sich noch bequem mit Standardlogik (z.B. 74AC112) zählen, man braucht also nicht mal nen FPGA programmieren und löten können. Die Zählerwerte in Frequenz umrechnen macht dann ein beliebiger MC. Das aufwendigste daran wird wohl der stabile 100MHz Takt sein.
Peter D. schrieb: > Mit nem 100MHz Oszillator und 100s Meßzeit kommst Du schon auf 10 > Digits. Autor: Tobi T. (Gast) Datum: 23.11.2016 20:58 Bewertung 0 ▲ lesenswert ▼ nicht lesenswert >Und seien wir mal ehrlich zu uns: 8 gültige Stellen sind für's Labor >schon ausgesprochen ordentlich, was soll ein Eigenbauprojekt für gültige >10 oder gar 12 (hoffentlich gültige) Stellen bezwecken? Für welchen >Anwendungsfall wäre so etwas erforderlich? 10 gültige Stellen pro Sekunde wären mir schon wichtig, um Stabilitäten charakterisieren zu können. Wie ich erwähnte habe ich Zugriff auf ein Trimble GPSDO für meine Messungen. wie Tobi schon geschrieben hat will er 10Stellen/ Sek !! Mit TTL bist du bei maximal 8 Stellen/Sek am Ende. ( 100MHz Zeitbasis ). Mit ECL könnte man eventuell 9 Stellen/Sek packen. Das ist aber schon sehr aufwendig. Man benötigt da schon enorme Flankensteilheiten für das Tor zu steuern. Hier könnte tatsächlich ein FPGA hilfreich sein. Ansonsten hilft tatsächlich nur eine längere Beobachtungsdauer. Ralph Berres
Da von fast allen nur Ansätze für weniger als 10 Stellen diskutiert worden: Hier gibt es ein nachbaubares Projekt als Dual Mixer Time Difference System: http://www.wriley.com/A%20Small%20DMTD%20System.pdf Der TO kann die Hälfte weglassen, da er keine 15 Stellen braucht. Ohne Korrelation schafft man 14 Stellen. Genauigkeitsfanatiker
Ralph B. schrieb: > Ein Kanidat welcher eventuell deine Anforderung so gerade genügen könnte > wäre der Racal Dana 1991 oder 1992. > > Der hat eine Auflösung von 2nS Ich besitze den auch. Der kann 10 MHz mit > 10 Stellen in etwas mehr als einer Sekunde anzeigen. Das paßt nicht zusammen. Es sein denn, man mißt 2 Sekunden lang und betrachtet die nichtssagende '1' tatsächlich als 10. Stelle. Da die zu messenden Frequenzen mit 4 - 17 MHz recht hoch sind, könnte man mit einem 'timestamp-Zähler' und Statistik u.U. noch 2 Stellen herauskitzeln. Der erwähnte F4xx schafft 8 Stellen in gut 0,5 s. Geschätzt schafft man Meßraten von 30 - 100 ksps. Beibt zu prüfen, ob man mit dieser Anzahl an Stützstellen zwei zusätzliche Stellen gewinnen kann (Beschreibung zum Meßverfahren vom Pendulum s.o. noch einmal durchlesen). Von der Hardware her wäre dies wohl die einfachste Lösung. Possetitjel schrieb: > Abwärtsmischung und Phasenmessung ermöglicht dagegen einen > quasi-kontinuierlichen Vergleich. Das ist ein prinzipieller > Vorteil des Verfahrens. Das ist vermutlich die naheliegende Lösung. Blauzahn schrieb: > Ah Betablocker. > Hab schon nen Schreck bekommen. > Das bekam ich nur mit etwa 25 Jahren hin, im Besten Trainingszustand. Sag ich ja! > Da schaffte ich die 10 Km auch in 34 Minuten. Mein Fahrrad und ich schaffen das immer noch ;-)
Angehängte Dateien:
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TICC_rev_c_photo.jpg
230 KB
Eine recht neue Entwicklung ist der TICC. Er basiert auf einem TDC von TI und erreicht ohne Kalibrierung sehr gute Ergebnisse: http://febo.com/pages/TICC/
m.n. schrieb: > Das paßt nicht zusammen. Es sein denn, man mißt 2 Sekunden lang und > betrachtet die nichtssagende '1' tatsächlich als 10. Stelle. Er schiebt die 1 von den 10 MHz nach links raus. Ich vermute das er auch irgendwelche Interpolationsverfahren anwendet. Denn ich bekomme die Auflösung bei knapp unter 1 Sekunde Wiederholungsrate. Ralph Berres
Also ich kapiers immer noch nicht. In einigen Links ist ja ein analoger Integrator abgebildet, der die fehlenden Digits ausmessen soll. Bei 10 Digits in 1s müßte der ja auf 0,1ns auflösen. Wenn ich aber z.B. 10MHz hinter einem 74HC04 abgreife, habe ich typisch 7ns Anstiegszeit. Betrachtet mit 0,1ns Auflösung sind die 7ns ja fast Gleichstrom. Wie soll man darauf so super genau triggern können? Abgesehen davon wird auf den 7ns noch ein gehöriger Jitter sitzen. Und wenn ich kein Rechteck, sondern Sinus als Eingangsfrequenz habe, wird es noch schwieriger. Ich könnte z.B. aus einem 10MHz Quarztakt einen schönen 50Hz Sinus erzeugen. Ich werde aber nie die 50Hz mit der gleichen Auflösung messen können, wie die 10MHz.
Peter D. schrieb: > Ich werde aber nie die 50Hz mit der gleichen Auflösung messen > können, wie die 10MHz. Kann man auch nicht. Versuche mal mit einen Racal 1991 Zähler eine Sinus von 1KHz zu zählen. Da stehen höchstens 6 Stellen stabil. Das ist auch im Datenblatt so angegeben. Ursache ist die Unsicherheit des Schmitttriggers und das Amplituden, wie das Phasenrauschen des Sinus. Wenn man stattdessen ein 1KHz Rechteck mit einer Flankensteilheit im 1nSek Bereich anlegt steht auch diese Frequenz stabil. Aber welcher 1KHz Rechteck aus handelsüblichen DDS Generatoren hat schon diese Flankensteilheit. Mal abgesehen vom Phasenrauschen des DDS Generators. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Ich vermute das er auch irgendwelche Interpolationsverfahren anwendet. > Denn ich bekomme die Auflösung bei knapp unter 1 Sekunde > Wiederholungsrate. Es kann ja sein, daß der gleitende Mittelwert im Sekundenabstand angezeigt wird. Auf 10 gültige Stellen muß man wegen der 2 ns Auflösung bei einem stabilen Eingangssignal dennoch 20 Sekunden warten. Gut, man sieht vorab schon die Tendenz. Peter D. schrieb: > Betrachtet mit 0,1ns Auflösung sind die 7ns ja fast Gleichstrom. Wie > soll man darauf so super genau triggern können? > Abgesehen davon wird auf den 7ns noch ein gehöriger Jitter sitzen. Das ist ja auch mein Kritikpunkt bei der Sache. Es wird zwar Auflösung produziert, die Genauigkeit aber nicht zwangsläufig erhöht. Ralph B. schrieb: > Versuche mal mit einen Racal 1991 Zähler eine Sinus von 1KHz zu zählen. > > Da stehen höchstens 6 Stellen stabil. Das ist auch im Datenblatt so > angegeben. Gut zu wissen.
m.n. schrieb: > Auf 10 gültige Stellen muß man wegen der 2 ns Auflösung > bei einem stabilen Eingangssignal dennoch 20 Sekunden warten. Weis ich nicht wie Racal das macht. Jedenfalls wackelt die 10 Stelle im Sekundentakt zwischen null und Eins ab und zu mal zwischen 1 und 2 Ich denke schon das er nicht nur im Sekundenabstand blinkt , sondern auch irgendwas ausgewertet hat. Ralph Berres
m.n. schrieb: > Old P. schrieb: >> Herz = Pumpe (bei mir im Durchschnitt mit 1 Hz) > > Mit welchem Betablocker? ;-) Im Durchschnitt... ;-) Was ist daran so ulkig? Macht Puls sechzig, manchmal mehr, oftmals allerdings weniger (hat schon meinen Kinderarzt zum Grübeln gebracht). Old-Papa
Genauigkeitsfanatiker schrieb: > Eine recht neue Entwicklung ist der TICC. Er basiert auf einem TDC von > TI Der TDC7200 sieht schon mal besser aus als jeder andere analoge Kram.
Peter D. schrieb: > In einigen Links ist ja ein analoger Integrator abgebildet, der die > fehlenden Digits ausmessen soll. Bei 10 Digits in 1s müßte der ja auf > 0,1ns auflösen. Tut er nicht. Die besten analogen Interpolatoren schaffen 1ns Auflösung und haben dann auch in dieser Größenordnung Rauschen. > Wenn ich aber z.B. 10MHz hinter einem 74HC04 abgreife, habe ich typisch > 7ns Anstiegszeit. Naja. Wenn man auf 1ns auflösen will, muß man schon etwas schnelleres nehmen. Ansonsten mißt der Interpolator die Zeitdifferenz zwischen zwei Flanken. Unter Annahme daß die Anstiegszeit der Flanken einerseits und die Triggerschwelle des Interpolators andererseits jeweils gleich sind, mittelt sich der Zeitversatz wieder raus. > Und wenn ich kein Rechteck, sondern Sinus als Eingangsfrequenz habe, > wird es noch schwieriger. Ganz recht. Aus ein bißchen Amplitudenrauschen wird in Verbindung mit dem Eingangs-Trigger ganz schnell ordentlich Jitter.
Axel S. schrieb: > Die besten analogen Interpolatoren schaffen 1ns Auflösung > und haben dann auch in dieser Größenordnung Rauschen. Dann könnte ich mir vorstellen, daß man z.B. die ersten und letzen 1000 Flanken mißt, um Jitter und Rauschen rauszumitteln und noch ein paar Bits hinzu zu rechnen. Ähnlich wie man nen rauschenden ADC per Mittelwert von 8 auf 10 Bit hinzu dichten kann. Ist dann natürlich recht aufwendig und braucht spezial-ICs.
Es gibt vernuenftige ECL Komparatoren, die machen ein paar hundert ps flanken, und wenn man bei ein paar hundert oder tausend Zyklen misst und interpoliert, fliegt das Phasenrauschen raus, und die Ungenauigkeit wird kleiner. Ich hatte Kollegen die wollten den Jitter eines 100MHz Signales mit einem schnellen Scope messen. Die Triggerschwelle jitterte dann aber auch in den Sub mV, .. usw. Jedenfalls habe ich mich dann mit den Hardwarespezialisten bei Analog Devices unterhalten, wie sie denn den Jitter eines schnellen ECL Komparators messen wollten. Und das zeigte, dass da viel Wuerfeln dabei ist. Wir wollten einen Jitter viel kleiner als eine ps messen... schliesslich blieb wieder nur das Phasenrauschen der Grundwelle. Mit vielen Randbedingungen
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Soweit ich mich noch an den Vortrag damals erinnere, wurde am PIC die paar Picofarad eines leerlaufenden Pins als Kondensator für den Interpolator benutzt. Der musste naürlich kalibriert werden, die Erklärung erinnerte mich an das dual-slope Verfahren der Digitalmultimeter, also kalibrieren und messen häufig und unmittelbar nacheinander. In dem Text von Ulrich Bangert wird auf Mischermethoden eingegangen, um die Auflösung zu erhöhen: http://www.ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf aber je mehr man Phasenunterschiede herauspräpariert desto schlechter werden auch die Flanken, das bringt demnach nicht viel.
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Peter D. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Die besten analogen Interpolatoren schaffen 1ns Auflösung >> und haben dann auch in dieser Größenordnung Rauschen. > > Dann könnte ich mir vorstellen, daß man z.B. die ersten und > letzen 1000 Flanken mißt, um Jitter und Rauschen rauszumitteln Also, ich könnte mir sogar vorstellen, dass man das kontinuierlich macht. Man nimmt beispielsweise einen Polaritätsumschalter, der von der einen Frequenz gesteuert wird; die andere Frequenz wird durch den Schalter quasi mit +-1 multipliziert. Das ist eine Art Synchrongleichrichter. Phasengleichheit gibt +Umax am Schalterausgang, 90° Phasen- verschiebung gibt 0V, und 180° entsprechend -Umax. Übrigens: Kann mir jemand erklären, wie ein Schaltermischer funktioniert? SCNR > Ist dann natürlich recht aufwendig und braucht spezial-ICs. Woher um alles in der Welt rührt der Irrglaube, gute Elektronik erfordere IMMER Spezial-ICs? Gehirnwäsche durch Außendienstler von AD bis Zilog? Ich werde das nie verstehen.
m.n. schrieb: > Peter D. schrieb: >> Betrachtet mit 0,1ns Auflösung sind die 7ns ja fast Gleichstrom. >> Wie soll man darauf so super genau triggern können? >> Abgesehen davon wird auf den 7ns noch ein gehöriger Jitter >> sitzen. > > Das ist ja auch mein Kritikpunkt bei der Sache. Es wird zwar > Auflösung produziert, die Genauigkeit aber nicht zwangsläufig > erhöht. Doch. Wenn ein Zeitintervall, das bisher schlicht und ergreifend vernachlässigt wurde, jetzt gemessen und rechnerisch berücksichtigt wird, dann wird - grobe Verfahrensfehler ausgeschlossen - die Genauigkeit immer erhöht.
Possetitjel schrieb: > Übrigens: Kann mir jemand erklären, wie ein Schaltermischer > funktioniert? schaue dir mal den doppelt balangierten Diodenringmischer an, oder die Gilbertzelle. Das sind beides Schaltermischer. Der Synchrondemodulator gehört übrigens auch dazu. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > schaue dir mal den doppelt balangierten Diodenringmischer an, oder die > Gilbertzelle. Das sind beides Schaltermischer. Possetitjel schrieb: > SCNR Ich glaub das wollte er nicht wirklich wissen... ;)
Possetitjel schrieb: > Also, ich könnte mir sogar vorstellen, dass man das kontinuierlich > macht. Wozu? Entscheidend ist die Gesamtzeit. Possetitjel schrieb: >> Das ist ja auch mein Kritikpunkt bei der Sache. Es wird zwar >> Auflösung produziert, die Genauigkeit aber nicht zwangsläufig >> erhöht. > > Doch. > > Wenn ein Zeitintervall, das bisher schlicht und ergreifend > vernachlässigt wurde, jetzt gemessen und rechnerisch > berücksichtigt wird, dann wird - grobe Verfahrensfehler > ausgeschlossen - die Genauigkeit immer erhöht. Es wird erst einmal die Auflösung erhöht! Die Genauigkeit ist separat zu betrachten, weshalb ich 'nicht zwangsläufig' schrieb.
Genauigkeitsfanatiker schrieb: > Eine recht neue Entwicklung ist der TICC. Er basiert auf einem TDC von > TI und erreicht ohne Kalibrierung sehr gute Ergebnisse: > http://febo.com/pages/TICC/ Nettes Teil, wobei mich das an diesen Beitrag erinnert: Beitrag "Frequenzzähler mit TDC-Baustein, wie?"
Peter D. schrieb: > Also ich kapiers immer noch nicht. > In einigen Links ist ja ein analoger Integrator abgebildet, der die > fehlenden Digits ausmessen soll. Bei 10 Digits in 1s müßte der ja auf > 0,1ns auflösen. Ja. Müßte man. Glaube ich aber nicht. Mal sehen: Das wäre dann als Beispiel 9'999'999'999 Hz auf 1 Hz aufzulösen. Nun, ein 9.9 GHz Signal auf 1 Hz aufzulösen oder ein 990 Hz Signal auf 100 pHz scheint mir doch eher aus der Werbeabteilung zu kommen. Insbesondere unter Verwendung von TTL. Da nehme ich an, daß in Wirklichkeit die Anzahl der angezeigten Stellen gemeint ist, etwa so: 1'000'000'000 Hz auf 1 Hz aufgelöst. Sowas ist hinzukriegen: Wenn man nicht gerade mit 74HC arbeitet sondern an der kitzligen Stelle sowas wie 74S o.ä. nimmt, dann ist ein Referenztakt von 50 MHz sicherlich drin (10 MHz mal 5 per Vervielfacher). Für die restlichen 20 ns geht dann ein analoger Dual-Slope-Integrator, um damit bis auf 1..2 ns herunter zu kommen. Klingt realistischer als die (eigentlich korrekten) 0.1 ns. Nun, ein GHz auf 1 Hz aufzulösen ist auch schon ganz sportlich, aber mit nem Coolrunner-CPLD ein 400 MHz Signal auf 1 Hz aufzulösen (alles in ca. 1 Sekunde) läßt sich selbst mit Amateurmitteln und ohne analogen Interpolator gerade noch so hinkriegen. Das CPLD kann die 400 MHz ab, kritischer ist, den passenden Referenztakt zu erzeugen. W.S.
Es gab mal von Plessey ein IC SP8634 Das war ein BCD-Zähler bis 700MHz. Sogar mit eine Undgatter am Eingang den man als Tor benutzen kann. Ausgänge waren TTL Eingang und Übertragausgang ECL Vermutlich geht der auch noch bis 1000MHz. Damit könnte man einen schnellen Geradeauszähler bauen oder mit 2 Stück von mir aus ein reziprogzähler. Damit hätte man einen Zähler mit 1nSek Auflösung oder 9 Stellen/Sek. Irgendwann werde ich mich mal damit befassen. Ich habe im Internet vor kurzem 6 Stück erworben. Ralph Berres
Ja so einen Stromfresser habe ich auch noch. Und einen Teiler in ECLiPS, der soll noch höher gehen. http://www.analog.com/en/products/rf-microwave/frequency-dividers-multipliers-detectors/frequency-dividers-prescalers-counters.html heute gibt es noch viiel höher zählende, man könnte ja 2er-Teiler hintereinanderschalten.
Es gibt zwar jede Menge Prescaler, sogar bis weit in den zweistelligen GHz Bereich, aber es gibt keine Counter. Sich aus lauter /2 Teiler einen Counter selbst zu bauen , scheitert an den fehlenden Reseteingängen der Prescaler. Aber Torimpulse mit 100pS Flankensteilheit zu zaubern dürfte auch nicht ganz leicht sein. Ralph
Ralph B. schrieb: > Damit könnte man einen schnellen Geradeauszähler bauen oder mit 2 Stück > von mir aus ein reziprogzähler. Nö. Für einen Reziprokzähler reicht das Undgatter am Eingang nicht. Der typische Eingang (nach der analogen Eingangsstufe) eines Reziprokzählers sieht ja so aus: - ein D-FF getaktet mit Eingangssignal - eine Teilerstufe, ebenfalls getaktet mit Eingangssignal, aber mit einem Count-Enable und Reseteingang versehen - Eingang vom D-FF wird von einem µC o.ä. angesteuert - Ausgang vom D-FF kommt an Count-Enable der Teilerstufe Für den Referenzzähler sieht die Teilerstufe genauso aus, deren Count-Enable kommt ebenfalls an den Ausgang des D-FF. W.S.
Stimmt, ein Reset sollte irgendwie dran sein. Das kann man aber auch herausrechnen, wenn man den letzten Zählwert subtrahiert. http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EP016-D.PDF ECL 8-Bit Synchronous Binary Counter (mit Master-Reset-Eingang) >1GHz Digi-Key Part Number MC10EP016FAGOS-ND Einzelpreis 22,55€ http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10E137-D.PDF ECL 8-Bit Ripple Counter (mit Master-Reset-Eingang) min 1,8GHz, typ 2,2GHz Mouser Part No: 863-MC10E137FN Einzelpreis 10,06 €
Christoph K. schrieb: > http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EP016-D.PDF > ECL 8-Bit Synchronous Binary Counter (mit Master-Reset-Eingang) >1GHz > Digi-Key Part Number MC10EP016FAGOS-ND Einzelpreis 22,55€ > > http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10E137-D.PDF > ECL 8-Bit Ripple Counter (mit Master-Reset-Eingang) min 1,8GHz, typ > 2,2GHz > Mouser Part No: 863-MC10E137FN Einzelpreis 10,06 € Das sind doch interessante Bausteine. Damit sollte ich doch ein Counter bauen lassen der 10Stellen/Sek anzeigen kann ohne irgendwelche Kniffs wie Interpolationen usw. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Das sind doch interessante Bausteine. Hast Du Dir auch die Stromaufnahme angesehen? Beim MC10EP016 sind es 0,16 A und das noch bei ulkigen Versorgungsspannungen. > Damit sollte ich doch ein Counter bauen lassen der 10Stellen/Sek > anzeigen kann ohne irgendwelche Kniffs wie Interpolationen usw. Noch lange nicht! Dafür müßte der Referenztakt bei >= 10 GHz liegen. Selbst, wenn man nur an kHz oder MHz interessiert ist, muß man ein GHz-System aufbauen. Da hat ein IC, welches diese hohen Frequenzen lokal erzeugt und verarbeitet, doch erhebliche Vorteile. Possetitjel schrieb: > Woher um alles in der Welt rührt der Irrglaube, gute Elektronik > erfordere IMMER Spezial-ICs? Nicht immer, aber immer öfter ;-) @Tobi T. Was sagen die Sterne? Hast Du Dich schon zu einer Lösung durchgerungen? Wenn Du unbedingt an Eigenbau (neudeutsch DIY) interessiert bist, willst Du noch selber bauen oder doch fertig kaufen?
m.n. schrieb: > Hast Du Dir auch die Stromaufnahme angesehen? > Beim MC10EP016 sind es 0,16 A und das noch bei ulkigen > Versorgungsspannungen. Ganz ehrlich Die Stromaufnahmen bei einen Laborgerät interessieren mich nur sekundär. m.n. schrieb: > Noch lange nicht! Dafür müßte der Referenztakt bei >= 10 GHz liegen. > Selbst, wenn man nur an kHz oder MHz interessiert ist, muß man ein > GHz-System aufbauen. Da hat ein IC, welches diese hohen Frequenzen lokal > erzeugt und verarbeitet, doch erhebliche Vorteile. Aber 9 Stellen wären locker drin. Die 1GHz Referenzfrequenz müsste man eventuell mit einer PLL aus den 10MHz Rubidiumnormal generieren. So wird das glaube ich auch gemacht. Aber!! Es sind ja nicht nur die Zählerbausteine die diese Frequenz können müssen. Die Tore und erst recht die Schmitt-Trigger müssen entsprechend kleine Jitter haben. Und hier wird es haarig. Ausspielen kann man die Vorteile sowieso nur bei dem Messen von hohen Frequenzen oder kleinen Zeitabschnitten. Eine Sinus von z.B. 1KHz messen zu wollen und drauf zu hoffen, das alle Stellen stabil stehen ist vollkommen illusorisch. Zudem steht und fällt das ganze mit der Stabilität und Genauigkeit der Referenzfrequenz. Ralph Berres
m.n. schrieb: > Possetitjel schrieb: >> Woher um alles in der Welt rührt der Irrglaube, gute >> Elektronik erfordere IMMER Spezial-ICs? > > Nicht immer, aber immer öfter ;-) Nicht wirklich. Spezial-ICs machen die Geräte primär billiger, wenn man auf entsprechende Stückzahlen kommt - und senken die Anforderungen an den Geräte-Entwickler. Zwingend erforderlich sind sie nur in manchen Fällen.
Ralph B. schrieb: > Aber!! Es sind ja nicht nur die Zählerbausteine die > diese Frequenz können müssen. Die Tore und erst recht > die Schmitt-Trigger müssen entsprechend kleine Jitter > haben. Und hier wird es haarig. Ja - aber soweit ich weiss, hat (schnelle) Standard-Logik Jitter im unteren ps-Bereich. > Ausspielen kann man die Vorteile sowieso nur bei dem > Messen von hohen Frequenzen oder kleinen Zeitabschnitten. Sicher - aber auch kurze Messzeit ist ja ein Vorteil. > Eine Sinus von z.B. 1KHz messen zu wollen und drauf zu > hoffen, das alle Stellen stabil stehen ist vollkommen > illusorisch. Sicher - aber es wäre ja schon ein Fortschritt, wenn man den 1kHz-Sinus in 100ms auf 0.1Hz genau messen könnte. Ich habe mir manches Mal gewünscht, dass mein Zähler nicht nur einfach die Impulszahl für eine Sekunde Torzeit, d.h. die mittlere Frequenz anzeigt, sondern auch die Schwankungen berücksichtigt. So in der Art: Quarzoszillator: 10.000379 MHz LC-Oszillator: 10.012 MHz RC-Oszillator: 10.3 MHz
Possetitjel schrieb: > Sicher - aber es wäre ja schon ein Fortschritt, wenn > man den 1kHz-Sinus in 100ms auf 0.1Hz genau messen > könnte. Das müsste eigentlich schon mit den Reziprogzählern, welche hier veröffentlicht wurden gehen. Ralph Berres
m.n. schrieb: > Was sagen die Sterne? Hast Du Dich schon zu einer Lösung durchgerungen? > Wenn Du unbedingt an Eigenbau (neudeutsch DIY) interessiert bist, willst > Du noch selber bauen oder doch fertig kaufen? Ich schwanke gerade noch zwischen einer Lösung mittels TDC-Baustein (GP22 oder TDC7200) und dem VNWA3. Der VNWA3 hätte den Vorteil, dass man ihn noch für andere Dinge verwenden könnte. Die TDC-Lösung erscheint mir aber relativ überschaubar von Aufwand und Kosten, ob gleich sie auch ziemlich speziell ist. Nicht zuletzt gibt es von beiden Bausteinen auch Evalkits, mit denen man starten kann. Den TICC schaue ich mir gerade noch an, allerdings ist die Arduino-Plattform nicht gerade mein Favorit.
Ralph B. schrieb: > Zudem steht und fällt das ganze mit der Stabilität und Genauigkeit der > Referenzfrequenz. > Wieviele Stellen hält denn dein Rubidium konstant? Mehr Stellen machen als Zähler ja dann eher weniger Sinn. Zum Testen brauch man dann immer 2 Zähler, die man gegeneinander messen läßt. Da man ja typischerweise zumindest Zuhause nichts vergleichbar stabiles hat. GPS geht nicht, DCF77 geht genauso wenig. Hm, was gibts noch. xDSL-Pilotton soll auch nur ein VCXO in der VSt sein. Netzfrequenz schonmal gar nicht. Analog-TV gibts nicht mehr, Digital-TV geht nicht. Es hat wohl seinen Grund, wenn die meisten professionellen Zähler klassisch 8 Stellen haben.
Wenn ich es richtig verstehe, dann kann ich bspw. den TDC7200 verwenden, mit einem Referenztakt aus einem GPSDO versorgen und meine zu untersuchende Taktquelle als Start- und Stopsignal auf den TDC geben und so einen Eindruck davon bekommen wie stabil sie ist?
Tobi T. schrieb: > Wenn ich es richtig verstehe, dann kann ich bspw. den TDC7200 > verwenden, mit einem Referenztakt aus einem GPSDO versorgen und meine zu > untersuchende Taktquelle als Start- und Stopsignal auf den TDC geben und > so einen Eindruck davon bekommen wie stabil sie ist? Naja, wenn dein zu untersuchendes Signal entsprechend steile Flanken hat. Ansonsten gibt es Amplitudenjitter.
Abdul K. schrieb: > GPS geht nicht, DCF77 geht genauso wenig. Wieso denn das? Die Kurzzeitstabilität muss sowieso immer durch einen hochwertigen lokalen Oszillator gewährleistet werden; ob man langfristig auf GPS oder auf DCF77 regelt, ist doch dann fast Banane.
Genau. Man mißt dabei nur das Phasenrauschen des lokalen Oszillators. Bei GPS soll übrigens eine Integration über 24h am besten sein. Hat aber hier nichts damit zu tun. Nur so als Randbemerkung.
Abdul K. schrieb: > Genau. Man mißt dabei nur das Phasenrauschen > des lokalen Oszillators. Ja... ähh.. und? Soviel ich weiss, sind da hochwertige Quarzoszillatoren immer noch sehr gut im Rennen. Der ganze Rubidium/Cäsium/ GPS-Krempel dient m.W. primär der Langzeitstabilität. Insofern verstehe ich Deinen Einwand nicht. > Bei GPS soll übrigens eine Integration über 24h am besten > sein. Ist bei DCF ähnlich. Liegt an den Laufzeitfluktuationen des Funkkanals.
Possetitjel schrieb: > Ja... ähh.. und? > Soviel ich weiss, sind da hochwertige Quarzoszillatoren immer noch sehr > gut im Rennen. Der ganze Rubidium/Cäsium/ GPS-Krempel dient m.W. primär > der Langzeitstabilität. > Insofern verstehe ich Deinen Einwand nicht. Na wenn deine zu untersuchende Quelle wesentlich besseres Phasenrauschen als die heute bekannten Quellen haben, kannst du die damit garnicht vermessen. Und das hat Tobi bestimmt ja vor... ;) Possetitjel schrieb: > Ist bei DCF ähnlich. Liegt an den Laufzeitfluktuationen des Funkkanals. Und weil die Sattelitenkonstellation sich wiederholt wimre. Aber nicht exakt bei 24h, paar Sekunden daneben.
Gut, dann präzisiere ich meine Frage: Für wieviel Stellen ist ein guter Quarzoszillator gut?
Horst schrieb: > Und weil die Sattelitenkonstellation sich wiederholt wimre. Aber nicht > exakt bei 24h, paar Sekunden daneben Ergänzung: die Umlaufdauer beträgt 11 Stunden 58 Minuten. Aber dann ist Tag/Nacht Ionosphäre etc, also mal 2.
Abdul K. schrieb: > Gut, dann präzisiere ich meine Frage: Für wieviel Stellen ist ein guter > Quarzoszillator gut? Bei wie langer Messzeit? Das musst du wohl auch schon noch angeben. Sonst kann man viel aus dem Allan-Deviation-Plot ziehen.
Abdul K. schrieb: > Gut, dann präzisiere ich meine Frage: Für wieviel > Stellen ist ein guter Quarzoszillator gut? Ich kann nicht mit Zahlen antworten. Mein Gedächtnis sagt aber (und die Wikipädie bestätigt das), dass auch in Rubidium/Cäsium-Normalen die Frequenzerzeugung durch einen Quarzoszillator erfolgt. Dieser wird dann auf eine Absorptionslinie des jeweiligen Elementes geregelt. Insofern enthalten die gängigen Normale sowieso alle einen Quarzoszillator, der die Kurzzeitstabilität bestimmt.
Horst schrieb: > Possetitjel schrieb: >> Ist bei DCF ähnlich. Liegt an den Laufzeitfluktuationen >> des Funkkanals. > > Und weil die Sattelitenkonstellation sich wiederholt wimre. > Aber nicht exakt bei 24h, paar Sekunden daneben. Ach so. - Hübsch. Wusste ich nicht.
Possetitjel schrieb: > Insofern enthalten die gängigen Normale sowieso alle einen > Quarzoszillator, der die Kurzzeitstabilität bestimmt. Eben. Deswegen habe ich den Rubidium auch nicht mehr erwähnt. Sagen wir für 1 Sekunde Meßzeit.
Abdul K. schrieb: > Sagen wir für 1 Sekunde Meßzeit. Dann wohl so etwas besser als 10^-11. http://www.leapsecond.com/pages/fury/log31662v.gif
Christoph K. schrieb: > Stimmt, ein Reset sollte irgendwie dran sein. Das kann man aber auch > herausrechnen, wenn man den letzten Zählwert subtrahiert. Das ist nicht alles. Die erste Zählstufe braucht nicht einen per UND abwürgbaren Takteingang, sondern ein Count-Enable. Sonst kriegst du nämlich ein Problem am Anfang und am Ende der Torzeit. W.S.
Abdul K. schrieb: > Gut, dann präzisiere ich meine Frage: Für wieviel Stellen ist ein guter > Quarzoszillator gut? Ach du... Also, gewöhnliche XO bei Seiko-Epson werden mit 100 oder 50 oder manche mit 20 ppm Toleranz verkauft. Bei TCXO's kommt man wohl unter 1 ppm und bei OCXO's geht es je nach Preislage herunter bis in den zweistelligen ppb Bereich. Also sag ich mal ne Hausnummer: 10..50 * 1E-9, macht etwa 8 Stellen aus OK, da kann man für gewöhnlich mühselig und langwierig abgleichen und bitte jetzt nicht über die Kurzzeit-Stabilität herziehen. W.S.
W.S. schrieb: > Also sag ich mal ne Hausnummer: 10..50 * 1E-9, macht etwa 8 Stellen aus Es gibt noch den hp 10544A Ofen. Der soll besser als 10exp-9 sein. Es gibt von dem einen Nachfolger HP 10833. Aber die werden deutlich über 100 Euro gehandelt. Damit dürfte was Stabilität betrifft für reine Quarzöfen so ziemlich das Ende der Fahnenstange erreicht sein. Aber so was wäre ideal um in die Regelschleife eines GPS Normals einzubinden. Dann müsste eigentlich 10exp-10 locker erreichbar sein. Ralph Berres
Es ging mir ums Rauschen, nicht um die Genauigkeit. Ich habe nur einen achtstelligen mit Quarzofen. Wenn ich da nun einen NE555 dranhänge, schlackert es bestimmt an der 4 Stelle. Wo wackelt es bei einem Quarzoszillator, vorausgesetzt ich hätte eine bessere Referenquelle?
Abdul K. schrieb: > Wo wackelt es bei einem > Quarzoszillator, vorausgesetzt ich hätte eine bessere Referenquelle? Ich kann jetzt nur von meinen Equipment sprechen. Wenn ich dem Racal Dana 1991 Zähler seinen Referenzeingang mit einen 10 MHz Rubidium Frequenznormal verbinde und vorne in Eingang A meinen neu erworbenen 10MHz GPS Frequenznormal reinstecke, dann wackelt der Zähler an der neunten Stelle ab und zu um 1 Digit. Wenn ich die Stellen nach links schiebe, so das die 1 von den 10 MHz nicht mehr angezeigt werden , und ich eine zusätzliche Stelle auf der rechten Seite gewinne, wackelt er ebenfalls zwischen o und ab und zu mal 1. Die Aktualisierungsrate ist dabei immer noch etwas weniger als 1 Sekunde. Hänge ich jetzt stattdessen an Eingang A ein 1KHZ Sinusquelle ( HP33120 ebenfalls mit dem Rubidiumnormal synchronisiert ) so wackeln die letzten 4 Stellen. Das ist das Jitter vom Schmitt-Trigger, welches durch das Rauschen des Sinussignal entsteht. Auch der Schmitt-Trigger im Zähler hat eine Unschärfe, welches im Datenblatt spezifiziert ist. Sind die Fragen hinreichend beantwortet? Ralph Berres
Ja danke Ralph. Das ist ein guter Anhaltspunkt.
@Tobi Anfang kommenden Jahres werde ich einen Versuchsaufbau für einen 10-stelligen Zähler haben. Falls Du noch keine andere Lösung gefunden hast, sag Bescheid. Eckdaten: 2 x Eingänge 0,01 Hz - ca. 80 MHz, einer davon mit TDC7200 für 10 Stellen/s. Der andere Eingang mit 8 Stellen/s kann als Referenzeingang für 1 pps Signale oder 10 MHz dienen. Anzeige/Bedienung über 4,3" TFT; div. ext. Schnittstellen insbesondere RS232; Prozessor STM32F407.
m.n. schrieb: > Eckdaten:... Ja, der Weg ist das Ziel. Man darf gespannt sein auf das Ergebnis. Also, ich gönn dir ja die Freude beim Basteln. Neulich war im FA auch einer, der seine Version eines Zählfrequenzmessers vorgestellt hatte. War auch sehr stolz auf sein Ergebnis. Ich hätte da nen ernstgemeinten Vorschlag für dich: Nimm ein 960x160 TFT, wie es derzeit noch von Pollin angeboten wird. Da kannst du noch viel größere Ziffern abbilden als auf einem 4.3" TFT. W.S.
m.n. schrieb: > Anfang kommenden Jahres werde ich einen Versuchsaufbau für einen > 10-stelligen Zähler haben. Falls Du noch keine andere Lösung gefunden > hast, sag Bescheid. > Eckdaten: 2 x Eingänge 0,01 Hz - ca. 80 MHz, einer davon mit TDC7200 für > 10 Stellen/s. Der andere Eingang mit 8 Stellen/s kann als > Referenzeingang für 1 pps Signale oder 10 MHz dienen. Anzeige/Bedienung > über 4,3" TFT; div. ext. Schnittstellen insbesondere RS232; Prozessor > STM32F407. Klingt interessant, kannst du noch mehr darüber sagen? Ich habe mir zwischenzeitlich mal das Evalkit vom TDC7201 gekauft und teste gerade wie weit ich damit komme.
Der TDC ist in der Lage, hoch aufgelöste Zeiten bis zu einigen ms zu liefern. Allein das reicht aber noch nicht aus, um damit einen vollständigen reziproken Zähler aufzubauen. Ein einfacher µC (z.b. ATmega) ist zu 'schlicht', als daß seine Zähler zwei hohe Eingangsfrequenzen (für Ereignisse 0,01 Hz - xx MHz + Referenztakt 10 MHz) synchronisiert erfassen könnten. Daher die Wahl des STM32F407. Für die Logik rundherum werde ich 74AUP1Gxx Gatter + Flip-Flops nehmen, um die Einflüsse von Schaltzeiten und -flanken gering zu halten. Der TDC7200 wird im Mode 1 betrieben, um nur den Versatz zwischen Eingangsflanken und Referenztakt fein aufzulösen. Die Hauptzähler liefert der F407. Was der TDC tatsächlich leisten kann und welche 'Rauschquellen' Auswirkungen haben werden, wird sich zeigen, wenn Platinen geliefert wurden und der Musteraufbau steht.
Das mitteln über viele Flanken ist für die super hohe Auflösung eigentlich Pflicht. Ein reiner Reziprokzähler mit sehr hoher Zeitauflösung (egal ob jetzt per Intergrator, Vernier Takt oder TDC) hat das Problem das er sehr empfindlich auf Jitter von Trigger und Referenztakt ist. Wenn einem der Alan dev. Plot für den Ref. Takt etwa 10-12 für 1 Sekunde zeigt, gilt dies nicht die Auswertung der ersten und letzten Flanke, sondern die optimale Interpolation für alle Flanken in der einen Sekunde. Neben der Auflösung ist bei der analogen Interpolation für die Zeit ist dann auch noch wichtig wie schnell hintereinander gemessen werden kann. Man will ja schließlich möglichst über viel der Flanken mitteln. Beim Auswerten der gemessenen Flanken Werte gibt es übrigens dann noch eine gewisse Freiheit, bzw. einen Punkt zum Optimieren. Je nach Art des Jitters wäre eine andere Auswertung optimal:zu weißem Phasenrauschen (etwa Tirgger-Fehler ohne 1/f Anteil) passt die lineare Interpolation und zu Weißen Frequenzrauschen (Fehler im Takt, FM Modulation) wäre im Extremfall die klassische Reziprokmessung optimal. Ein Zwischending könnte man ggf. an die tatsächlichen Rauschquellen anpassen. Wenn das zu messende Signal ein Sinus ist, und kein Rechteck, ist das oben von Sebastian Weiß beschriebene Verfahren i.A. besser als ein einfacher Trigger. Vor langer Zeit habe ich so etwas mal umgesetzt - selbst mit einer Soundkarte als Hardware war man da bei 1 kHz Signal und 1 s Messzeit bei etwa 8 Stabilen stellen - soweit es halt die Drift des relativ einfachen Quarz zugelassen hat. Der Trick dabei ist, dass der ADC nicht nur den Nulldurchgang erfasst, sondern die ganze Wellenform und damit weniger empfindlich auf Amplitudenrauschen und ähnliche Fehler reagiert.
Wie oben angekündigt, habe ich eine Versuchsschaltung mit TDC7200 aufgebaut und kann ein wenig berichten. zur Schaltung: Neben dem TDC, der im Messmodus 1 betrieben wird, besteht die Hardware aus drei D-FFs zu Synchronisierung und Signalverzögerung für den TDC, um Zeitdifferenzen zwischen Eingangsimpulsen und Referenzfrequenz (10 MHz) im Bereich von rund 100,00 ns – 202,xx ns fein aufgelöst zu erfassen. (Die 2,xx ns resultieren aus der Verzögerungszeit des letzten D-FFs.) Die interne Referenzfrequenz stammt von einem 20 MHz TCXO, dessen Ausgangsfrequenz auf 10 MHz halbiert wird. TDC, TCXO und Synchronisiereinheit werden aus einem eigenen 3V3 Spannungsregler versorgt. Ein STM32F407 stellt die notwendigen Zähler zur Verfügung und steuert ein 4,3" TFT-Display an. Ein zusätzlicher 2. Eingangskanal kann Frequenzen mit 8-stelliger Auflösung bei 1 s Meßzeit liefern. Er ist dafür vorgesehen, die interne Referenzfrequenz per 1 pps GPS-Signal fortlaufend zu korrigieren (gleitende Mittelwertbildung über >= 100 s). Beide Meßkanäle arbeiten im lückenlosen Betrieb und ohne umschalbaren Vorteiler im Bereich 0,05 Hz – 80 MHz. erste Ergebnisse: Meßkanal 2 beruht auf einer erprobten Schaltung, die problemlos 8-stellige Ergebnisse/s liefert. Interessant ist der Meßkanal mit dem TDC7200, von dem eine 10-stellige Auflösung bei 1 s Meßzeit vermutet werden kann. Um mit 'Hausmitteln' und ohne großen Meßpark die besten Bedingungen für einen Rauschtest zu schaffen, wird die interne Referenzfrequenz selbst an den Eingang gelegt, wodurch die absolute Frequenz oder mangelnde Kurzzeitstabilität ausgeklammert werden können. Bei der Anzeige von "10.00000000 MHz" ist zunächst keine Abweichung zu sehen, da die Auflösung hierbei am geringsten ist. Abweichungen von +/- 3 mHz sieht man erst, wenn die Anzeige auf z.B. "9.999999997 MHz" springt. Der direkt anschließende Meßwert ist dann um 3 mHz erhöht, was zu erkennen ist, wenn man gleichzeitig die Periodendauer anzeigt. Verlängert man die Meßzeit auf 3 Sekunden, reduziert sich diese Abweichung auf +/- 1 mHz. Beim 1 pps Signal eines GPS-Empfängers (EM408A) ist das Rauschen etwas größer, wobei die Einzelmessungen unregelmäßig durch Jitter von rund 60 ns gestört werden. Ferner zeigt sich eine Kurzzeitdrift (Zeitraum <= 1 Minute) beim Meßwert, wobei nicht erkenntlich wird, ob der TCXO oder der GPS-Empfänger dafür verantwortlich sind. Da die Meßwerte um einem Mittelwert zu schwanken scheinen, tippe ich hier auf den GPS-Empfänger. Das näher zu untersuchen, ist derzeit nicht vorgesehen. vorläufige Bewertung: Bei den Versuchen zeigt sich, daß nur wenige Signale für eine 10-stellige Auflösung geeignet sind. Beim zum Beispiel 1 kHz Test-Rechtecksignal eines Oszilloskopes wackeln die drei letzten Stellen. Der Rauschtest unter besten Bedingungen zeigt vielleicht, daß hier eine Grenze der Auflösung mit dem TDC erreicht ist. Mag sein, daß eine bessere Eingangsschaltung bessere Ergebnisse liefern kann. Die Mühe mag sich machen, wer es unbedingt braucht. Reduziert man jedoch die Erwartungen auf eine 9-stellige Auflösung, ist der sehr einfach zu handhabene TDC7200 eine bessere Wahl als irgendein analoger Interpolator.
> Wie oben angekündigt, habe ich eine Versuchsschaltung mit TDC7200 > aufgebaut und kann ein wenig berichten. Schön, magst du deine Schaltung vielleicht skizzieren und deine Ergebnisse mit Diagrammen unterstütz visualisieren? In wie weit unterscheidet sich dein Aufbau vom TICC oder dem TDC-Evalkit? In meinen Versuchen mit dem TDC7201 Evalkit habe ich feststellen können, dass die Signalform einen großen Einfluss auf die Messung hat. So gibt es nicht nur massive Unterschiede hinsichtlich "Rauschen" des Zeitmessung zwischen Sinus und Rechteck, sondern auch Unterschiede bei Rechtecksignalen mit unterschiedlichen Anstiegszeiten. Die Anstiegszeiten spielen also offenbar eine große Rolle. Je kleiner die Ansteigszeit, desto weniger "rauscht" die Messung.
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Anbei die (Teil-)Schaltung meines Entwurfes, die noch nicht fehlerfrei sein muß, und das vorläufige Layout mit 50 x 100 mm². Ich denke, die Funktionsblöcke sind gut zu erkennen.
m.n. schrieb: > Anbei die (Teil-)Schaltung meines Entwurfes, die noch nicht fehlerfrei > sein muß, und das vorläufige Layout mit 50 x 100 mm². > Ich denke, die Funktionsblöcke sind gut zu erkennen. Sieht interessant aus, macht Lust auf mehr! Old-Papa
Old P. schrieb: > Sieht interessant aus, macht Lust auf mehr! Der Aussage schließe ich mich gerne an.
m.n. schrieb: > Anbei die (Teil-)Schaltung meines Entwurfes, die noch nicht fehlerfrei > sein muß, und das vorläufige Layout mit 50 x 100 mm². > Ich denke, die Funktionsblöcke sind gut zu erkennen. Planst du dein Projekt hier im Forum als Artikel oder auf deiner Website http://www.mino-elektronik.de/ vollständig zu veröffentlichen?
Inwieweit ich das Ganze dokumentieren werde, weiß ich noch nicht. Es ist immer viel Arbeit. Die Grundfunktionen Messen, TFT und Touch-Bedienung funktionieren, allerdings bin ich mit dem Taktgeber auf dem Board nicht zufrieden. Ein guter OCXO ist richtig teuer und die Interessenten, die eine auf 10e-10 stabile 10 MHz Referenzfrequenz zur Verfügung haben, dürften in der Minderheit sein. Mir schwebt vor, Meßzeit und angezeigte Stellen nach eigenem Bedarf einstellbar zu machen. Allgemein kann die Schaltung auch für ein TFT-Bedienteil verwendet werden: 480x272, 64 Farben, Touch-Bedienung und Anschluß per RS232/IIC/SPI. Mal sehen, wieviel Zeit vorhanden ist.
m.n. schrieb: > Ein > guter OCXO ist richtig teuer und die Interessenten, die eine auf 10e-10 > stabile 10 MHz Referenzfrequenz zur Verfügung haben, dürften in der > Minderheit sein. Gerade diese Interessenten würden sich über eine Alternative zu den richtig teuren kommerziellen Zählern ala Agilent freuen. Nicht jeder der eine gute Referenzfrequenzquelle besitzt, hat auch das Geld für einen 4000 bis 5000 Euro teuren Counter, welches 10-12 Stellen/Sek Auflösung hat. Ralph Berres
Lurchi schrieb: > Ein reiner Reziprokzähler mit sehr hoher > Zeitauflösung (egal ob jetzt per Intergrator, Vernier Takt oder TDC) hat > das Problem das er sehr empfindlich auf Jitter von Trigger und > Referenztakt ist. Was ja auch ein sinnvolles Messergebnis sein kann: Um den Jitter zu messen. Dazu sollte der eigene Jitter natürlich klein sein. m.n. schrieb: > Bei den Versuchen zeigt sich, daß nur wenige Signale für eine > 10-stellige Auflösung geeignet sind. Beim zum Beispiel 1 kHz > Test-Rechtecksignal eines Oszilloskopes wackeln die drei letzten > Stellen. Was ja auch eine Aussage ist, mit einem 5-stelligen Frequenzzähler hätte man das nicht gesehen.
m.n. schrieb: > Ein > guter OCXO ist richtig teuer und die Interessenten, die eine auf 10e-10 > stabile 10 MHz Referenzfrequenz zur Verfügung haben, dürften in der > Minderheit sein. Naja, es gab oder gibt immer noch die Morion MV89A in der Bucht und viele haben damals ja auch bei den Trimble GPSDOs in der Bucht zugeschlagen. Auf der anderen Seite gibt es ja nun auch brauchbare GPS basierte Taktquellen: http://www.leobodnar.com/shop/index.php?main_page=product_info&products_id=234 mit dem ausführlicheren Bericht hier: http://leobodnar.com/files/Microsoft%20Word%20-%20Investigation%20of%20Leobodnar%20GPSDO_rev2.pdf die man z.B. bei SDR-Kits kaufen kann: http://www.sdr-kits.net/Webshop/products.php?106&cPath=5
Für einen ersten Test ist es ggf. gut genug, aber für wirklich stabile Messungen dürfte die Versorgung über USB nicht die beste Wahl sein. Die Methode der Messung mit dem TDC und Messung mehrerer Flanken kann auch mehr als nur super hohe Auflösung. Ein mögliche Anwendung für die gezeigte HW wäre z.B. auch eine Jitter Messung. Aus der Auswertung vieler Flanken kriegt man schließlich mehr als nur die Frequenz, sondern auch Informationen was man an Jitter und ggf. FM drauf hat. Da ist man dann auch nicht auf super stabile Signal beschränkt sondern ggf. eher im Gegenteil wäre die Auflösung beim Jitter eher etwas für nicht so gute Signale (z.B. LC Resonator).
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Gut Ding braucht Weile, aber ich bin jetzt einen Schritt weiter gekommen, indem die Hardware bedienbar geworden ist. Das Bild "Messung" zeigt den Bildschirm mit den angewählten Meßwerten. (Auf dem TFT kebt noch die Schutzfolie!) Zu den Eingängen "F1" und "F2" lassen sich die minimale Meßzeit (0.010 s – 999.999 s), ein Timeout (0.010 s – 999.999 s) dazu sowie die anzuzeigenden Stellen ( 0 = autom. oder 5 – 12) einstellen. Stellenanzahl '0' zeigt je nach eff. Meßdauer die max. gültigen Stellen zur Messung an. Bei fehlendem Eingangssignal und Überschreiten von Timeout wird "Signal?" angezeigt. Siehe Bilder "Param1" und "Param2", die aus "Messung" heraus aufgerufen werden. Als ext. Referenzfrequenz können ganzahlige Frequenzen von 4 – 16 MHz verwendet werden. Der µC erkennt diese selbsttätig und berechnet daraus die internen Zeiten und Faktoren für die internen Taktsignale. Bei leichten Abweichungen läßt sich unter "Parameter F1" die ext. Referenzfrequenz um +/- 1% anpassen. Bei "Parameter F2" wird hingegen nur die eff. interne Taktfrequenz angezeigt, die gleichzeitig der Referenztakt für die Messung von F2 ist. Mit der Taste "Anzeige" im Bild "Messung" wird eine Zuordnung der Meßwerte aufgerufen. Im gezeigten Bild erscheint in der Zeile 1 der Meßwertanzeige die F1-Frequenz. In der 2. Zeile die Periodendauer zu F1. Hier sind es eine Messung/s bei (automatisch) 10-stelliger Auflösung. Am RS232-Ausgang wird die Frequenz F2 ausgegeben, wobei im vorliegenden Fall 20 Messungen/s mit ebenfalls automatisch 7 Stellen ausgegeben werden. "Setup" ist noch nicht implementiert. Hier werden dann Werte für Baudrate und Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung eingestellt. Ferner kann die Touchfolie fein skaliert werden. branadic schrieb: > Auf der anderen Seite gibt es ja nun auch brauchbare GPS > basierte Taktquellen: Auf das Teil mit 'Herzfehler' hatte Ralph Berres weiter oben schon hingewiesen. Selber habe ich mich noch nicht um eine hochgenaue Referenz gekümmert. Falls Jemand eine zur Verfügung hat, zudem noch präzise Meßsignale und Lust hat, die bisherige Schaltung durchzutesten, wäre das vielleicht ganz gut.
Mi N. schrieb: > Falls Jemand eine zur Verfügung hat, zudem noch präzise Meßsignale und > Lust hat, die bisherige Schaltung durchzutesten, wäre das vielleicht > ganz gut. Wie genau hättest du es denn gerne? http://leobodnar.com/files/Microsoft%20Word%20-%20... Genau diesen GPS Normal ist bei mir im Einsatz. Weiterhin besitze ich noch einen Rubidiumnormal von Efratom FR101 und ein Rubidiumnormal von Rohde&Schwarz XRB 10exp-10 sollte immer drin sein. Ralph Berres
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Ralph B. schrieb: > Wie genau hättest du es denn gerne? Hinreichend genau ;-) So, daß die Schwankungen beim gemessenen Wert sichtbar werden, die nicht mehr durch Referenz- oder Meßssignal, sondern durch den Zähler selbst verursacht werden. Ich denke, Du bist in dieser Beziehung gut bestückt, und kannst beurteilen, wieviel der möglichen 10 Stellen/s brauchbar sind. Wenn es Dir Recht ist, würde ich mich bei Dir in den nächsten Tagen per PN melden.
m.n. schrieb: > Wenn es Dir Recht ist, würde ich mich bei Dir in den nächsten Tagen per > PN melden. Klar kannst du machen. Du kannst mich auch anrufen. 0651-44016 Ralph
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Zwischenzeitlich hatte ich auf Anfrage eine weitere, einfache Schaltung mit dem TDC7200 aufgebaut, die als kleine Huckepack-Platine (72 x 31 mm²) auf ein LCD 16x2 aufgesteckt werden kann. Wesentliche Änderungen sind der Eingangskomparator (TLV3501) und die Signalaufbereitung und automatische Umschaltung für ein ext. Referenzssignal (typ. 10 MHz). Die Software wird noch weiter verfeinert. Das weiter oben Beitrag "Re: DIY Frequency Counter mit 10 bis 12 Digits?" vermutete Rauschen des TDC scheint sich zu bestätigen, da sich mit der neuen Schaltung beim Messen der int. Referenzfrequenz eine stabile 10-stell. Anzeige auch erst ab 3 s Meßdauer erreichen läßt. Mit einem STM32F427 und ohne TFT lassen sich bei Bedarf 192 KB RAM für eine statistische Auswertung nutzen. Selbst ohne Optimierung und bei entsprechend hoher Eingangsfrequenz (testweise 10 MHz) lassen sich 50000 Messungen/s (lückenlos, mit reduzierter Auflösung) erreichen. Ob das (mir) etwas nutzt, wird sich allerdings zeigen müssen ;-) Dies als Zwischenstand.
Mi N. schrieb: > Falls Jemand eine zur Verfügung hat, zudem noch präzise Meßsignale und > Lust hat, die bisherige Schaltung durchzutesten, wäre das vielleicht > ganz gut. Ich könnte dir Messungen anbieten, Trimble Thunderbolt E als Taktgeber für einen HP Signalgenerator und ein 53230A sind vorhanden. Bin auch sehr an den Ergebnissen interessiert. -branadic-
A. B. schrieb: > Ich könnte dir Messungen anbieten, Trimble Thunderbolt E als Taktgeber > für einen HP Signalgenerator und ein 53230A sind vorhanden. Bin auch > sehr an den Ergebnissen interessiert. Die Ergebnisse würden mich auch sehr interessieren. 10 Stellen Auflösung womöglich pro Sekunde ist schon eine enorme Herausvorderung. Nicht nur an den Zähler , sondern auch an der Quelle die man vermessen will. Erfahrungsgemäß wird man besonders bei sinusförmige Spannungen niedriger Frequenz sehr schnell die Grenzen aufgezeigt bekommen. Hier spielen nämlich Phasenrauschen des Generators bei DDS Generatoren der Jitter und beim Frequenzzähler der Schmitt-Trigger und bei den analogen Stufen davor das Rauschen eine extrem große Rolle. Ralph Berres
> Die Ergebnisse würden mich auch sehr interessieren.
Ja mich auch sehr, immerhin ist es das einzige mir bisher bekannte
Projekt, dass in diese Richtung zielt.
-branadic-
branadic schrieb: > Ja mich auch sehr, immerhin ist es das einzige mir bisher bekannte > Projekt, dass in diese Richtung zielt. Ich bin momentan auch Überlegungen am anstellen, wie ich einen schnellen Counter realisieren kann. Der soll in meinen Swob5 eingesetzt werden und bei 2mSek Torzeit 1KHz Auflösung bieten. Allerdings werde ich einen anderen Weg verfolgen. Statt dem Mikrocontroller die Zeitkritischen Aufgaben zu überlassen werde ich den eigentlichen Zähler komplett in Hardware aufbauen und den Mikrokontroller nur zur Auswertung und Anzeige des Ergebnisses verwenden. Der Zähler wird in den ersten Versuchen als normaler Geradeauszähler aufgebaut, und erst wenn das funktioniert einen Reziprogzähler aufbauen. Hier setze ich aber nicht auf Mittelung meherere Durchgänge sondern auf entsprechend schneller Hardware. Anvisiert sind 9 Stellen/sek. Mehr ist mit amateurmäßigen Mitteln einfach nicht drin. Ich hatte erste Versuche mit einen SP8634 angestellt. Das ist ein BCD Zähler bis 700 MHz spezifiziert ist ,aber bis 1000Mhz geht, ohne einen Vorteiler bemühen zu müsen. Nachteil er benötigt steile Flanken am Eingang. Bei Sinusförmigen Spannungen geht er erst ab ca 50MHz. Heute habe ich mal 20 Stück MC10EL32 und 20 Stück MC10EL05 bestellt. Weil diese besser erhältlich sind will ich damit mal die ersten 4 Bits eines Zählers realisieren und ab dann mit einen 74S197 weiter zählen. Der EL05 wird dann als Tor benutzt werden. Das ist nämlich auch so ein kritischer Punkt. Kennt sich jemand mit den MC10 Flipflops aus? benötigen die auch eine bestimmte Steilheit der Anstiegsflnake wie die ganzen Vorteiler? Oder gehen die ab DC ? Ralph Berres In dem Datenblatt habe ich nichts darüber gefunden.
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Ralph B. schrieb: > Kennt sich jemand mit den MC10 Flipflops aus? benötigen die auch eine > bestimmte Steilheit der Anstiegsflnake wie die ganzen Vorteiler? Oder > gehen die ab DC ? Die sind doch alle differenziell. Nach unten hin habe ich mir die (noch) nicht angeschaut. Nach oben hin, waren die etwas zickig, was den Offset anging. Und mehr Hub brachte auch bessere Ergebnisse. Und je rechteckiger, desto weniger Jitter. Ist Dein Eingangssignal schon differientiell? Wenn nicht, mußt Du eh aufbereiten, oder? Bis zu welcher Frequenz willst Du denn gehen? Bei getunter Offsetspannung lief das Design bis ca. 400 MHz. Da war aber auch noch ein FPGA mit im Spiel, der die Fmax begrenzen dürfte. Volkmar
Volkmar schrieb: > Die sind doch alle differenziell. Nach unten hin habe ich mir die (noch) > nicht angeschaut. Das würde mich aber interessieren. Volkmar schrieb: > Und mehr Hub brachte auch bessere Ergebnisse. Das Signal wird aus einen ERA3 Vorverstärker kommen, welches etwa +7dbm Pegel liefert. Dieses geht nicht differenziell auf den Eingang eines ECL Undgatters , welches dann differenziell mit dem ersten Zähler-Flipflop verbunden ist. Volkmar schrieb: > Ist Dein Eingangssignal schon differientiell? Das Und Gatter ist differenziell mit dem Zähler verbunden. Die nachfolgenden Zähler sind alle differenziell verbunden. Volkmar schrieb: > Bis zu welcher Frequenz willst Du denn gehen? 1500MHz Volkmar schrieb: > Bei getunter Offsetspannung lief das Design bis ca. 400 MHz. siehe Datenblatt des MC10el32 • 510 ps Propagation Delay • 3.0 GHz Toggle Frequency Mich interessiert ob er bei sinusförmigen Frequenzen auch eine untere Grenzfrequenz hat wie die ganzen Vorteiler. Im Datenblatt habe ich diesbezüglich nämlich nichts gefunden. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Statt dem Mikrocontroller die Zeitkritischen Aufgaben zu überlassen > werde ich den eigentlichen Zähler komplett in Hardware aufbauen und den > Mikrokontroller nur zur Auswertung und Anzeige des Ergebnisses > verwenden. > > Der Zähler wird in den ersten Versuchen als normaler Geradeauszähler > aufgebaut, und erst wenn das funktioniert einen Reziprogzähler aufbauen. Hallo Ralph, der µC übernimmt auch bei einem reziproken Zähler keine zeitkritischen Aufgaben. Er steuert lediglich den Ablauf und den Zeitpunkt, wann die Messung beendet werden soll. Zwischendurch wartet er nur und liest am Ende die Zählerstände aus. Erst einen torzeitgesteuerten Zähler aufzubauen, ist doppelte Arbeit. Ein reziproker Zähler braucht am Eingang lediglich eine zusätzliche Schaltung zur Synchronisierung. Bei lückenden Messungen (Messung abwarten - Zähler auslesen - nächste Messung starten) können auch asynchrone Zähler (wie z.B. aus vielen MC10EL32 aufgebaut) verwendet werden. Aber anstatt separate 74xx197 Zähler zusammenzulöten, kann man doch gleich die internen Zähler eines µC verwenden. Diese sind hinreichend schnell und lassen sich ohne Zusatzverdrahtung bequem auslesen. Der Vorteil ist dann, daß auch Frequenzen < 1 GHz mit voller Auflösung gemessen werden können. Lediglich der Referenztakt muß bei >= 1 GHz liegen, um 9 stell. Ergebnisse/s zu erhalten. Eine solche Schaltung hatte ich mal aufgebaut, wobei allerdings nur die internen Zähler des µC verwendet wurden. Der Ablauf mit externen Zählern ist aber gleich: http://mino-elektronik.de/Archiv/Elektronik25_1984.pdf Hast Du vielleicht einen Vorschlag für einen handelsüblichen GHz-Vorteiler >= 1:32? Ein MC12080 gefällt mir nicht so richtig, da die Eingangsfrequenz >= 100 MHz sein soll, was für meine Schaltung keinen überlappenden Bereich zulassen würde.
Ich habe ein halbes Jahr damit verbracht einen Reziprogzähler nur mit einen Mikroprozessor aufzubauen. Aber mir ist es nicht gelungen eine verlässliche Anzeige mit hoher Auflösung hinzubekommen. Es waren immer mehrere Digit Fehler vorhanden. Auch mit externer Zählerkette wurde es nicht besser. So ist der Frequenzzähler für meinen Spektrumanalyzer jetzt doch eine reine Hardwarelösung geworden. Mit hardwaremäßig aufgebaute Ablaufsteuerung und Zählerkette. Da ich nur Frequenzen ab 7MHz zu zählen habe ist es ein Geradauszähler geworden weil der Mehraufwand für einen Reziprogzähler nur bei Frequenzen im kleiner 100KHz Bereich wirklich Sinn macht. Dafür sind es vier getrennte Zähler geworden, welche die vier Oszillatoren im Spektrumanalyzer gleichzeitig messen. Der Mikrokontroller dient nur noch als Rechner und für die Verwaltung der ganzen Schnittstellen zum Spektrumanalyzer, und für die Displayansteuerung. An dem Atmega 64 ist jedenfalls kein einziger Port mehr frei. Und gut beschäftigt ist er trotzdem. Ralph Berres
Dankenswerterweise habe ich von einem Kollegen zwei stabile Zeitbasen zur Verfügung gestellt bekommen. Zum einen einen sehr stabilen 10 MHz OCXO, der die Referenzfrequenz liefert. Zum anderen einen Selbstbau GPS stabilisierten OCXO, der das 10 MHz Eingangssignal liefert. Beide OCXOs sind ein paar Stunden warm gelaufen. Die absolute Frequenz der Taktquellen ist hier zunächst unerheblich. Die gemessene Frequenz wurde über 8min26s im Sekundentakt aufgezeichet. Wenn man 'integrierend' kuckt, sieht man eine langsame aufwärts/abwärts Drift im zweistelligen Sekundenbereich. Diese entsteht vermutlich durch die Regelungen der OCXOs. Die Sprünge der allerletzten Stelle sind wohl dem Rauschen des TDC7200 zuzuschreiben. Da die Ergebnisse bei rund 9,999999971 MHz (Mittelwert) liegen, zeigt die letzte Stelle die höchst mögliche Auflösung bei 10 Stellen an. Das Rauschen des TDC werde ich versuchen, mittels Regressionsberechnung zu minimieren. Sofern man mit 9-stell. Auflösung zufrieden ist, dürfte die erzielte Auflösung schon ausreichend sein. Die absolute Genauigkeit hängt von der ext. Referenz ab! Dies als erstes Ergebnis, welches zeigt, daß das Meßverfahren wohl stabil arbeitet. Verwendet habe ich hier die angepaßte Schaltung mit TFT-Anzeige.
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So ein reziproker Zaehler fuer die hohen Frequenzbereiche ist doch nicht so schwierig. Man brauch einen schnellen Zaehler, plus ein Latch. Den Zaehler laesst man duchlaufen, allenfalls muss man sich das Overflow Bit merken. Der Zaehler wird periodisch gelatcht und ausgelesen. Fuer die Torzeit kann man den Teiler eines PLL Chips bemuehen. Der Rest ist dann noch Software.
Um Flanken steiler zu machen gibt's Linereceiver und Komparatoren. Fuer bereits schnelle Signale zB einen MC100EP16D und fuer weniger schnelle einen AD53519 / ADCMP565. Der Jitter fliegt beim Mitteln des Zaehlerwertes ja raus.
Hihi, als Troll kann man leider nicht editieren.. Der schnelle Zaehler muss uebrigens gar nicht so breit sein, er darf aber nur nur einmal pro Torzeit ueberlaufen. Dh ein 8 bit Zaehler mit 10MHz gelatcht kann so bis 2.56GHz hoch zaehlen. Ah. Ja. Falls das nicht klar war. Der Latch muss so schnell wie der Zaehler sein. Ich wuerd da zB den MC100EP016A, ein 8 Bit Zaehler bis 1.3GHz empfehlen.
Im Gegensatz zur gestrigen Meßreihe habe ich die beiden Frequenznormale gegeneinander ausgetauscht und nach ca. 30 Minuten Aufwärmphase die Frequenzen im Sekundentakt über ca. 10 Minuten aufgezeichnet. Die Ergebnisse sind mit rund 10.00000004 MHz immer noch 10-stellig. Man sieht noch die leichte Drift der OCXOs gegeneinander, aber die Werte schwanken dennoch nur um +/- 1. Das liegt daran, daß bei gestriger Meßreihe die letzte Stelle 1 mHz nunmehr aber 10 mHz anzeigt. Sofern man, wie weiter oben vom TO benötigt, 16 MHz gemessen werden sollen, wären 10-stellige Ergebnisse/s brauchbar. Für 1,5 GHz sieht es genauso gut aus, wobei natürlich noch ein Vorteiler verwendet werden muß, der die Eingangsfrequenz auf <= 80 MHz reduziert. Auflösung und Genauigkeit werden durch einen (rauschfreien) Vorteiler bekanntlich nicht reduziert.
Ralph B. schrieb: > Heute habe ich mal 20 Stück MC10EL32 und 20 Stück MC10EL05 bestellt. > Weil diese besser erhältlich sind will ich damit mal die ersten 4 Bits > eines Zählers realisieren und ab dann mit einen 74S197 weiter zählen. > Der EL05 wird dann als Tor benutzt werden. Das ist nämlich auch so ein > kritischer Punkt. Erste Versuche haben gestern eine maximal zählbare Frequenz von fast 3GHz ergeben. Wo ich jetzt noch am kämpfen bin, ist die Tatsache das Frequenzen unter 10MHz nicht stabil angezeigt werden. Die Flanken haben dann einen starken Jitter. Aber das werde ich wohl auch noch rausfinden. Ralph Berres
Alternativ koennte man auch einen PLL Chip als Teiler verwenden. Ein HMC698LP5 von Analog Devices (Hittite) kann mit 7GHz zaehlen, wobei er bis div=260 teilen kann. Dann waere man auf 30MHz unten.
Sabberalot W. schrieb: > Alternativ koennte man auch einen PLL Chip als Teiler verwenden. Ein > HMC698LP5 von Analog Devices (Hittite) kann mit 7GHz zaehlen, wobei er > bis div=260 teilen kann. Dann waere man auf 30MHz unten. Ich wollte aber nicht vorteilen. Ich wollte ein Frequenzzähler bauen, welches ohne Vorteiler auskommt. Also direkt bis 1,5GHz zählt. Erste Versuche sind sehr ermutigend. Ich habe 2,9GHz erreicht. Das heist ich kann mit einen Geradeauszähler 1GHz auf 1Hz genau zählen, wenn ich eine Sekunde Torzeit habe. Diese müsen natürlich entsprechend genau und mit ausreichender Flankensteilheit erzeugt werden. Oder man könnte einen 2,9GHz Referenztakt bei einen Reziprogzähler nehmen, dann hätte man mehr als 9 Stellen/Sek Auflösung. Mi N. schrieb: > Auflösung und Genauigkeit werden durch einen (rauschfreien) Vorteiler > bekanntlich nicht reduziert. Das nicht aber die Geschwindigkeit.Also Anzahl der Stellen/ Sekunde Ralph Berres
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Hallo Ralph, > Oder man könnte einen 2,9GHz Referenztakt bei einen Reziprogzähler > nehmen, dann hätte man mehr als 9 Stellen/Sek Auflösung. Es wird höchste Zeit, daß Du Dich mal näher mit einem reziproken Zähler beschäftigst ;-) Für hohe Eingangsfrequenzen braucht man 'nur' einen passenden Vorteiler und die Kombination von 10 MHz Referenztakt und einem TDC7200 (s.o.), der die Auflösung des Referenztaktes auf 55 ps (entspricht ca. 18 GHz) erhöht. Damit erspart man sich das GHz-Design und kann komplett auf ECL verzichten. Wenn ich mich richtig entsinne, möchtest Du Dein GHz-Signal binnen 1 ms auf 1 kHz aufgelöst messen können. Ich bin mit meiner Schaltung nun soweit, daß diese 7-stellige Ergebnisse in 1 ms schafft. Für 7 effektive Stellen muß auch der Referenztakt nur auf 0,1 ppm genau sein. Derzeit teste ich die Möglichkeit, mit einem 1pps-Signal einen stabilen OCXO auf 1e-10 Genauigkeit zu bringen. Mit 20 Minuten Einschwingzeit scheint das zu klappen. Störend ist dabei in erster Linie der Jitter vom pps-Signal. Irgendwann werde ich auch mal fertig werden und kann Dir dann ein Platinchen zur Verfügung stellen.
Mi N. schrieb: > Es wird höchste Zeit, daß Du Dich mal näher mit einem reziproken Zähler > beschäftigst ;-) Habe ich mich fast ein Jahr mit dem Frequenzzähler für meinen Spektrumanalyzer. Seine Vorteile spielt er aber hauptsächlich bei niedrigen Frequenzen aus. Bei hohen Frequenzen hat das Reziprogverfahren keine wirklichen Vorteile mehr. Mi N. schrieb: > Wenn ich mich richtig entsinne, möchtest Du Dein GHz-Signal binnen 1 ms > auf 1 kHz aufgelöst messen können. Das ist richtig. Ich möchte im Frequenzbereich von 100KHz bis 1500MHz bei 1msek Torzeit auf 1 Khz genau messen können. Da die Messung aber im schnellsten Falle nur alle 20mS oft aber nur alle 2-3 Sekunden stattfindet, bin ich gespannt wie du das mit TDC7200 bewerkstelligen willst. Ich meine Verfahren wie man durch Mittelung über mehrere Messperioden die Auflösung erhöhen kann fällt aus obengenannte Gründe wohl bei mir flach. Mi N. schrieb: > Derzeit teste ich die Möglichkeit, mit einem 1pps-Signal einen stabilen > OCXO auf 1e-10 Genauigkeit zu bringen. Mit 20 Minuten Einschwingzeit > scheint das zu klappen. Störend ist dabei in erster Linie der Jitter vom > pps-Signal. Nimm das Gps Modul von SDR-Kits das bietet die Stabilität nach bereits nach ca 10 Minuten. Da lohnt ein Selbstbau fast nicht mehr. Den enormen Aufwand den ich 1994 mit dem DCF Frequenznormal getrieben habe, würde ich heute auch nicht mehr treiben. Mi N. schrieb: > Irgendwann werde ich auch mal fertig werden und kann Dir dann ein > Platinchen zur Verfügung stellen. Das ist nett, und bin auch gespannt auf das Ergebnis. Ich kann ehrlich gesagt nicht beurteilen wie das TDC7200 genau arbeitet, und unter welchen Randbedingungen es welche Verbesserungen bringt. Der Racal Dana 1991 wendet mit Sicherheit auch irgend ein Mittelungsverfahren über mehrere Perioden an, sonst könnte er nicht die 2nS Auflösung bringen. Er hat aber auch Zeit dafür, welche ich bei dem Swob5 nicht habe ( und auch bei meinen Spektrumanalyzer nicht hatte ). Viele Grüße Ralph
Ralph B. schrieb: > Seine Vorteile spielt er aber hauptsächlich bei niedrigen Frequenzen > aus. Bei hohen Frequenzen hat das Reziprogverfahren keine wirklichen > Vorteile mehr. Der Vorteil ist eine immer gleich hoch aufgelöste Messung mit automatischer Bereichswahl, egal ob hohe oder niedrige Frequenz. Ein Vorteiler verschlechtert die Auflösung nicht. > Ich möchte im Frequenzbereich von 100KHz bis 1500MHz > bei 1msek Torzeit auf 1 Khz genau messen können. Als durchgehenden Bereich? Dann wäre ein Vorteiler von 20:1 (ggf. 32:1) passend, dessen Ausgangsfrequenz dann 5 kHz - 75 Mhz beträgt. > Da die Messung aber im > schnellsten Falle nur alle 20mS oft aber nur alle 2-3 Sekunden > stattfindet, bin ich gespannt wie du das mit TDC7200 bewerkstelligen > willst. An so langsame Meßraten habe ich noch garnicht gedacht. Bei 1 ms Messzeit werden auch 1000 Messungen/s gemacht ;-) Die Hauptbremse dabei ist die Datenausgabe selbst. Ein 16x2 LCD-Modul, welches Frequenz und Periode gleichzeitig mit höchster Stellenanzahl (hier 7 @ 1ms) ausgibt, benötigt rund 40 x 40 µs = 1,6 ms. Die Ausgabe per RS232 mit 115,2 kBd schafft auch nur 11 Zeichen/ms. Welches Datenformat brauchst Du denn? > Ich meine Verfahren wie man durch Mittelung über mehrere Messperioden > die Auflösung erhöhen kann fällt aus obengenannte Gründe wohl bei mir > flach. Du meinst vermutlich die Mittelung mehrerer ms-Häppchen? Die braucht man nicht. Andererseits bedingt das Meßverfahren, daß in einer Millisekunde über den o.g. Frequenzbereich ca. 5 - 75000 Perioden erfaßt werden - völlig egal, wie man mißt. Mit einem Geradeauszähler erhält man bei 1 ms Torzeit Ergebnisse von 100 - 1500000; das sind 3 bis 7-stellige Ergebnisse (oder genauer etwas über 6-stellig). Ein reziproker Zähler liefert hingegen 100,0000 - 1500000 in kHz mit konstant hoher Auflösung. > Ich kann ehrlich gesagt nicht beurteilen wie das TDC7200 genau arbeitet, > und unter welchen Randbedingungen es welche Verbesserungen bringt. Der TDC liefert zur Grundmessung, die mit 10 MHz Referenzfrequenz stattfindet, den Phasenversatz zwischen Eingangs- und Referenzsignal. Systembedingt sind das fein aufgelöste Intervalle von 100 - 200 ns, mit denen die Auflösung der eff. Messzeit auf < 100 ps erhöht wird.
Ich sehe gerade ganz oben, ein Jahr ist vorbei: 19.11.2016 Gibt es Tobi T. noch und wie hat er sein Problem gelöst?
Mi N. schrieb: > Ein > Vorteiler verschlechtert die Auflösung nicht. das verstehe ich nicht. Die Praxiserfahrung mit meinen beiden Zähler Racal 1992 und HP5316 lehrt mich da aber was anderes. Ich benötige bei beiden Geräten längere Messzeiten, wenn der Vorteiler ins Spiel kommt. Nebenbei ich hatte bei meinen Spektrumanalyzerfrequenzzähler auch mit Reziprogzähler experimentiert. ( dem hätte ich sogar den Vorzug gegeben ). Auf Grund der Eingangsfrequenzen, welche immer höher als 1MHz war hat sich bei mir keinen Vorteil an Auflösung bei gegebener Messzeit gegenüber dem Geradeauszähler ergeben. Der Aufwand war nur mehr als doppelt so groß. Sowohl Soft als auch hardwaremäßig. Mi N. schrieb: > Bei 1 ms > Messzeit werden auch 1000 Messungen/s gemacht ;-) Die Hauptbremse dabei > ist die Datenausgabe selbst. Ein 16x2 LCD-Modul, welches Frequenz und > Periode gleichzeitig mit höchster Stellenanzahl (hier 7 @ 1ms) ausgibt, > benötigt rund 40 x 40 µs = 1,6 ms. Die Ausgabe per RS232 mit 115,2 kBd > schafft auch nur 11 Zeichen/ms. > Welches Datenformat brauchst Du denn? Ich habe pro Wobbeldurchgang welche zwischen 20mSek und 2 Sek dauert an der Stelle wo ich messe nur 1msek Zeit und will die Frequenz zwischen 100KHz und 1500MHz auf 1KHz genau anzeigen. Die Aktualisierungsrate ist exakt gleich der Wobbelfrequenz. Es ist also ein getriggerter Zähler , der an einer bestimmten Stelle auf dem Bildschirm zählen soll. Die Geschwindigkeit des Displays ist also nicht das Problem. Das Problem ist eher die Singleshotmessung. Ich kann demnach auch nicht mehrere Wobbeldurchgänge abwarten um die Auflösung zu verbessern. Mi N. schrieb: > Mit einem Geradeauszähler erhält man bei 1 ms Torzeit Ergebnisse von 100 > - 1500000; das sind 3 bis 7-stellige Ergebnisse Genau das wollte ich. Mi N. schrieb: > Der TDC liefert zur Grundmessung, die mit 10 MHz Referenzfrequenz > stattfindet, den Phasenversatz zwischen Eingangs- und Referenzsignal. > Systembedingt sind das fein aufgelöste Intervalle von 100 - 200 ns, mit > denen die Auflösung der eff. Messzeit auf < 100 ps erhöht wird. Verstehe ich auch nicht ganz wenn ich eine Frequenz welche von der Referenzfrequenz abweicht nehme, welche Phase denn? Worauf bezieht sich die Phase? Die Phase ändert sich doch dauernd. Irgendwie ist mir das nicht ganz klar. Wie gesagt ich habe pro Wobbeldurchgang exakt eine Messung Zeit. nämlich 1mSek. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Mi N. schrieb: >> Ein >> Vorteiler verschlechtert die Auflösung nicht. > > das verstehe ich nicht. Weil du gedanklich immer noch beim Geradeauszähler bist. Ich glaube, du hast die Funktion eines Reziprokzählers (mit k!) noch nie begriffen. > Nebenbei ich hatte bei meinen Spektrumanalyzerfrequenzzähler auch mit > Reziprogzähler experimentiert. ( dem hätte ich sogar den Vorzug > gegeben ). Auf Grund der Eingangsfrequenzen, welche immer höher als 1MHz > war hat sich bei mir keinen Vorteil an Auflösung bei gegebener Messzeit > gegenüber dem Geradeauszähler ergeben. Dann hast du wohl was falsch gemacht. Bei 1MHz kriegst du mit einem Geradeauszähler auch bei 1s Meßzeit gerade mal 6 Stellen. Wenn man etwas sympathischere 100ms Meßzeit haben will, sind es nur noch 5 Stellen. Auch das einfachste Reziprokzählerdesign mit 10MHz Referenzfrequenz liefert dir aber 6 Stellen bei 100ms Meßzeit. Und zwar bis runter zu 10 Hz - danach geht zwar die Auflösung nicht runter, aber die Meßzeit steigt langsam aber sicher an. Ein Vorteiler verschiebt nur diese Grenze. Mit einem 10:1 Vorteiler klappt das mit den 100ms nur bis 100Hz. Nochmal im Telegrammstil: die Auflösung eines Reziprokzählers ist Referenzfrequenz*Meßzeit. Die untere Frequenzgrenze ist 1/Meßzeit, die obere hängt davon ab, wie schnell die Hardware zählen kann. Ein Vorteiler ändert nichts an der Auflösung, verschiebt aber mindestens die untere Frequenzgrenze, im Normalfall beide. >> Die Hauptbremse ... >> ist die Datenausgabe selbst. Ein 16x2 LCD-Modul, welches Frequenz und >> Periode gleichzeitig mit höchster Stellenanzahl (hier 7 @ 1ms) ausgibt, >> benötigt rund 40 x 40 µs = 1,6 ms. Die Ausgabe per RS232 mit 115,2 kBd >> schafft auch nur 11 Zeichen/ms. >> Welches Datenformat brauchst Du denn? > > Ich habe pro Wobbeldurchgang welche zwischen 20mSek und 2 Sek dauert an > der Stelle wo ich messe nur 1msek Zeit und will die Frequenz zwischen > 100KHz und 1500MHz auf 1KHz genau anzeigen. Die Aktualisierungsrate ist > exakt gleich der Wobbelfrequenz. Es ist also ein getriggerter Zähler , > der an einer bestimmten Stelle auf dem Bildschirm zählen soll. Die > Geschwindigkeit des Displays ist also nicht das Problem. Das Problem ist > eher die Singleshotmessung. Laß mich sehen ob ich das richtig verstanden habe. Du hast einen VCO mit dem du den Frequenzgang einer Schaltunf mißt und willst jetzt mit dem Cursor einen Punkt auf der Frequenzachse anfahren und für den dann die Frequenz messen lassen? Ich zweifle, daß das eine sinnvolle Methodik ist. Denn auch mit 1ms Meßzeit ist die Frequenz nicht konstant. Du mißt nur einen Mittelwert. Viel sinnvoller wäre IMHO, wenn du den per Cursor ausgezeichneten Punkt in eine Steuerspannung für den VCO umrechnen würdest und dann die Frequenz des VCO bei eben dieser Spannung mißt. Und auch das nur unter der Annahme, daß dein VCO analog arbeitet und du seine U/f Kennlinie nicht separat aufnehmen kannst. Für etwas zivilere Frequenzen würde man aber gleich ein DDS statt einem VCO nehmen und dann wüßte man die Frequenz auch ohne sie zu messen. >> Der TDC liefert zur Grundmessung, die mit 10 MHz Referenzfrequenz >> stattfindet, den Phasenversatz zwischen Eingangs- und Referenzsignal. >> Systembedingt sind das fein aufgelöste Intervalle von 100 - 200 ns, mit >> denen die Auflösung der eff. Messzeit auf < 100 ps erhöht wird. > > Verstehe ich auch nicht ganz Weil du das Reziprokzählerprinzip nicht verstanden hast. Lies meinen Artikel zum Frequenzzählermodul, da habe ich das Meßverfahren beschrieben und den klassischen Verfahren gegenübergestellt. > wenn ich eine Frequenz welche von der Referenzfrequenz abweicht nehme, > welche Phase denn? Worauf bezieht sich die Phase? Die Phase ändert sich > doch dauernd. Irgendwie ist mir das nicht ganz klar. Es geht um die Phasen(bzw. Zeit)differenz zwischen dem Öffnen bzw. Schließen des Tors und der nächsten aktiven Flanke des Referenzsignals. Rein digital hast du da eine Unsicherheit von einer Periode der Referenzfrequenz. Der TDC quantifiziert diese Unsicherheit, wodurch der Zählerstand des Referenzzählers noch ein paar Nachkommastellen bekommt. Im Ergebnis erhöht sich damit die Auflösung genauso als würde man die Referenzfrequenz erhöhen. Wenn der TDC auf 1/100 der Periodendauer der Referenzfrequenz auflöst, steigt die Auflösung des Zählers auf das 100-fache.
Axel S. schrieb: > Dann hast du wohl was falsch gemacht. Bei 1MHz kriegst du mit einem > Geradeauszähler auch bei 1s Meßzeit gerade mal 6 Stellen. Also 1Hz. Das passt ja bei 1ms also 1KHz. Genau das was ich will. Axel S. schrieb: > Laß mich sehen ob ich das richtig verstanden habe. Du hast einen VCO mit > dem du den Frequenzgang einer Schaltunf mißt und willst jetzt mit dem > Cursor einen Punkt auf der Frequenzachse anfahren und für den dann die > Frequenz messen lassen? Ja Axel S. schrieb: > Ich zweifle, daß das eine sinnvolle Methodik ist. Denn auch mit 1ms > Meßzeit ist die Frequenz nicht konstant. Ich halte an der Stelle wo ich messe den Wobbelsägezahn für ca 2mSek an. Somit ist die zu messende Frequenz an dieser Stelle sehr wohl konstant. Axel S. schrieb: > Du mißt nur einen Mittelwert. > Viel sinnvoller wäre IMHO, wenn du den per Cursor ausgezeichneten Punkt > in eine Steuerspannung für den VCO umrechnen würdest und dann die > Frequenz des VCO bei eben dieser Spannung mißt. Habe ich auch versucht. Ist viel zu unstabil. Axel S. schrieb: > Für etwas zivilere Frequenzen würde man > aber gleich ein DDS statt einem VCO nehmen und dann wüßte man die > Frequenz auch ohne sie zu messen. Auch das habe ich versucht. Aber der DDS Synthesizer hat sich als warer Rauschgenerator entpuppt, welche die Flanken des zu wobbelnden Filters so zugerauscht hatte, das diese kaum noch zu erkennen war. Ich wollte mit deer Baugruppe welches auch den DDS enthielt nämlich auch Frequenzmarken erzeugen. Aber das ist an verschiedenen Dingen gescheitert. Obwohl der DDS Synthesizer in meinen Fall nur 100MHz +-50KHz Hub erzeugen musste. Er wird dann verzwanzigfahrt und mit einer in 100KHz Schritten ( 2-3,5GHz ) gemischt. Im Schmalbandmodus wobbel ich jetzt einen VCXO der sich wesentlich zivieler benimmt.
Ralph B. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Für etwas zivilere Frequenzen würde man >> aber gleich ein DDS statt einem VCO nehmen und dann wüßte man die >> Frequenz auch ohne sie zu messen. > > Auch das habe ich versucht. Aber der DDS Synthesizer hat sich als warer > Rauschgenerator entpuppt, welche die Flanken des zu wobbelnden Filters > so zugerauscht hatte, das diese kaum noch zu erkennen war. Ich wollte > mit deer Baugruppe welches auch den DDS enthielt nämlich auch > Frequenzmarken erzeugen. Aber das ist an verschiedenen Dingen > gescheitert. > > Obwohl der DDS Synthesizer in meinen Fall nur 100MHz +-50KHz Hub > erzeugen musste. Er wird dann verzwanzigfahrt und mit einer in 100KHz > Schritten ( 2-3,5GHz ) gemischt. Was für einen DDS Chip hast du verwendet ?
Hallo Ralph, ich erwarte derzeit noch neue Leiterplatten, wobei auch eine kleine Platine für einen MC12080-Vorteiler dabei ist. Aktuell habe ich eine erste Beschreibung (Entwurf) meiner Frequenzzählerplatine gemacht. Daran kannst Du sehen, daß ich auch die von Dir benötigte extern getriggerte Einzelmessung vorgesehen habe: http://mino-elektronik.de/download/FMeter-407-TDC.pdf Was ich allerdings noch nicht weiß, in welcher Form Du ein Meßergebnis verarbeiten kannst. Reicht die LC-Anzeige oder werden die Daten von einem PC o.ä. benötigt?
Mi N. schrieb: > Was ich allerdings noch nicht weiß, in welcher Form Du ein Meßergebnis > verarbeiten kannst. Reicht die LC-Anzeige oder werden die Daten von > einem PC o.ä. benötigt? Hallo Michael Bei dem Swob5 bin ich mir selbst noch nicht sicher. Eventuell kommt dort eine Oled-Anzeige mit 2*16 Stelllen rein. Der passt nämlich genau in den vorhandenen Ausschnitt. Eine externe Schnittstelle ist hier noch nicht vorgesehen. Urprünglich hatte ich sogar die Idee mit dem Zähler auch die Frequenzmarken 1KHz 10KHz und 10KHz zu erzeugen, musste aber schnell einsehen das das nicht gehen wird. ( Ich weis ja nicht im vorraus wo ich den Swob anhalten soll für zu zählen ). Unabhängig bin ich mit meinen ersten Zählerkonzept auch schon weiter gekommen. Ich plane einen ECL Zähler bis 2GHz der vollkommen ohne Vorteiler auskommt. Die ersten ( Bit habe ich mal aufgebaut und funktioneren auch bis fast 3GHz. Wenn der komplett funktioniert ist der nächste Schritt ein Reziprogzähler mit einer Referenzfrequenz von 2GHz.Der macht dann ohne Hilfsmittel wie den TDC schon 500ps Auflösung also besser als 9Stellen/Sek. Da könnte man mit dem TDC das dann auf die Spitze treiben. Kopfzerbrechen macht mir momentan etwas der riesige Datenumfang welche dividiert und multipliziert werden müssen. Bei 10Sek Torzeit ( was man bei einen Universalzähler ja auch vorsehen will ) würden Dateigrößen von bis zu 20Milliarden mit eine Dateigröße von 2Miliarden multipliziert werden müssen und das ganze wieder mit ähnlich großen Zahlen wieder dividiert werden müssen. Und das auf 1Bit genau. Das könnte eine Engstelle werden. Aber soweit bin ich noch nicht. Der Zähler für den Swob5 ist mehr oder weniger ein Abfallprodukt. Der Universalzähler soll übrigens auch eine IEEE488 Schnittstelle bekommen, und auch die üblichen Funktionen welche moderne Zähler heute haben. Den Racal 1992 schicke ich dann in Rente. Ralph Berres
Was willst du wozu womit multiplizieren und dividieren ?
Ich habe hier eine Formel Signalfrequenz = Signal-Takte * Referenzfrequenz / Referenz-Takte Dabei ist die Signaltakte bei 10 Sek Torzeit 20Miliarden Referenzfrequenz 2 Milliarden und Referenztakte bis ebenfalls 20 Milliarden. Ralph Berres
Das waere dann int64(double) Zahlen auf einer Windows maschine , resp falls die auf dem controller nicht vorhanden sind, ein Selbstbau Datentyp. Aber weswegen solche Dateigroessen ? Mit einem Histogramm sollte doch alles gut sein.
Chlorotroll schrieb: > Das waere dann int64(double) Zahlen auf einer Windows maschine , resp > falls die auf dem controller nicht vorhanden sind, ein Selbstbau > Datentyp. Ist das mit Festkomma ? oder zwingt das schon zu Fließkommaoperationen? Das ganze soll mit Atmel-Basic auf einen Atmega64 laufen. Chlorotroll schrieb: > Aber weswegen solche Dateigroessen ? Mit einem Histogramm sollte doch > alles gut sein. Was nützt mich ein Histogramm ? Mehrere Messungen mitteln ist dann noch eine andere Baustelle. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Der Universalzähler soll übrigens auch eine IEEE488 Schnittstelle > bekommen, und auch die üblichen Funktionen welche moderne Zähler heute > haben. Wenn man als junger Mensch damit anfängt, hat man im Alter etwas davon ;-) Ralph B. schrieb: > Ist das mit Festkomma ? oder zwingt das schon zu Fließkommaoperationen? > > Das ganze soll mit Atmel-Basic auf einen Atmega64 laufen. Von Fixkomma würde ich die Finger lassen. Da Du vermutlich Bascom meinst: soweit ich mich erinnere kann man damit auch double rechnen. Was allerdings nicht unterstützt wird, ist die dezimal-double und double-dezimal Umrechnung, die man wohl zu Fuß machen muß. Geschickter dürfte es sein, sich einen 'ARMen' µC auszusuchen, deren Compiler von Hause aus schon double-Berechnungen erledigen. Geschickt dürfte es auch sein, nur die auslesbaren Vorteiler in ECL aufzubauen und danach interne Zähler des µC zu nutzen. 20 - 30 MHz schaffen die in der Regel locker. Das spart viele IO-Leitungen. Aber gut, ich würde selbst als Zwischenschritt keinen Geradeauszähler mehr aufbauen, sondern für periodische Signale nur reziproke Zähler verwenden. Andernfalls wäre die jahrzehnte lange Erfahrung für die Katz ;-)
Du moechtest eine Allen Varianz aufnehmen ? Die kann man ja gleich auf dem Mega64 rechnen. Mitteln, aeh, Tiefpassen, auch im Mega64. Tiefpassen, macht man mit einer passenden Speicherstelle, hier 40..48bit breit. Ausser man moechte die Daten fuer wasauch immer sonst auslesen. Dann muss man eben die Serielle Schnittstelle bemuehen. Ich wuerds mit Int40..48 oder so rechnen. Das waeren dann 5 Byte am stueck. Und dann mit add, add with carry, sub, sub with carry drauf los. wie in der Schule fuer die Kleinen, geht gut. Und ist erst noch sehr schnell.
Ralph B. schrieb: > Ist das mit Festkomma ? oder zwingt das schon zu Fließkommaoperationen? Hallo Ralph, 64 Bit Integer geht auf einem AVR aber seeehr langsaaamm. 64Bit Float kann der GCC fuer den AVR direkt nicht, mit einer zusaetzelichen LIB eventuell ja aber auch seeehrrr langsam. ARM Controller haben in der LIB ebenfalls 64 Bit Int und floats drin, da die schon mit 32 Bit rechnen wesentlich schneller.
Ralph B. schrieb: > Ich kann ehrlich gesagt nicht beurteilen wie das TDC7200 genau arbeitet, > und unter welchen Randbedingungen es welche Verbesserungen bringt. Ist zwar nur ein Nebenthema, aber: Der TDC7200 ist ein Zeitmesser. Er wird mit einer Referenzfrequenz von ca. 2 bis 16 MHz versorgt. Diese Frequenz steuert einen gewöhnlichen Zähler an, mit dem die Zeit ab einem Startsignal bis zu einem (oder mehreren9 Stop-Signalen grob gemessen wird. Zum feinen Messen der Zeit hat er einen hochfrequenten Ringoszillator, der am Anfang die Zeit mißt vom Beginn des Startsignals bis zur nächsten Zählflanke des Referenztaktes und am Ende die Zeit mißt vom Beginn des Stoppsignals bis zur nächsten Zählflanke des Referenzsignals. Den ganzen Kram kann man dann in aller Ruhe per SPI auslesen. Da die Zeitauflösung 55 ps beträgt, darf man annehmen, daß der Ringoszillator mit knapp 20 GHz oszilliert. Das Ding kennt 2 Arbeitsmodi: Modus 1: für Zeiten von 12 ns bis 500 ns Modus 2: für Zeiten von 250 ns bis 8 ms Also, es ist definitiv kein Frequenzmesser, sondern eben ein Zeitmesser. Wenn du die Frequenz deines Wobbel-Oszillators messen willst, dann mußt du zwangsweise selbigen herunterteilen, bis du daraus eine geeignet lange Periodendauer kriegst. Und nochwas zu dem ewigen Streit über Reziprokzähler oder Un-Reziprokzähler: Der Rezprokzähler hat tatsächlich einen Auflösungsvorteil bei Meßfrequenzen, die unterhalb der Referenzfrequenz liegen. Wenn aber die Meßfrequenz höher ist als die Referenzfrequenz, dann ist der Geradeauszähler im Vorteil. Das ist eigentlich alles, was es dazu zu sagen gibt. W.S.
Chlorotroll schrieb: > Du moechtest eine Allen Varianz aufnehmen ? Allen Varianz lässt sich mit dem hier beschriebenen Frequenzzähler nicht direkt aufnehmen, weil nicht nur die Auflösung des Zählers sondern auch die Genauigkeit der Sampletime mit eingeht. Bei dem hier beschriebenen Zähler schwankt diese, weil der Messstart auf die Flanke des Eingangssignales synchronisiert wird. Allan Varianz eines gesweepten VCO aufzunemen ist auch nicht gerade sinnvoll;)
Helmut L. schrieb: > 64 Bit Integer geht auf einem AVR aber seeehr langsaaamm. Das stimmt nicht. Sofern man die internen Register im Griff hat, dauert es doppelt solange wie bei 32 Bit. Man kann das auch ausrechnen: 2 x 32 = 64 ;-) > 64Bit Float kann der GCC fuer den AVR direkt nicht, mit einer > zusaetzelichen LIB eventuell ja aber auch seeehrrr langsam. Man muß ja nicht für alles den GCC nehmen. Und wie zuvor, dauert eine double Operation etwas mehr als doppelt solange. Wesentlich liegt das daran, daß die Mantisse von 24 auf 56 Bit vergrößert ist. Es hat nur niemand probiert, da Jammern ja viel einfacher ist, IAR ganz böse und das eigene Vermögen fehlt, es selber zu implementieren. (Letzteres ist ja nicht schlimm.) Bezogen auf eine Meßzeit von 1 Sekunde sind alle Berechnungen mit double-Werten a-fix. W.S. schrieb: > Wenn aber die Meßfrequenz höher ist als die Referenzfrequenz, > dann ist der Geradeauszähler im Vorteil. Na ja! Ein TDC7200 bietet eine Zeitauflösung, die einer equivalten Referenzfrequenz von >= 10 GHz (kein Schreibfehler!) entspricht. Wer also Frequenzen > 10 GHz messen muß, der nehme meinetwegen einen Geradeauszähler ;-)
W.S. schrieb: > Da die > Zeitauflösung 55 ps beträgt, darf man annehmen, daß der Ringoszillator > mit knapp 20 GHz oszilliert. woraus wurde diese Zeit abgeleitet? Das ist doch mehr oder weniger ein freischwingender Oszillator, dessen Takte dann maximal 255 mal gezählt werden kann? Das starten des Zählers und stoppen des Zählers erfolgt mit einer Flankensteilheit von 1nS. Es kommt also eine Unsicherheit von 18 Takten am Anfang und 18 Takte am Ende des Zyklus hinzu? ( 1ns/55ps=18,18per) hmmm. man kann damit sicherlich die Auflösung des Zählers erhöhen, aber die Genauigkeit? Wie will man einen Fehler von maximal +-1 digit damit hinbekommen? Kalibrierroutine um die tatsächliche 55ps Taktfrequenz zu ermitteln und die tatsächliche Flankensteilheiten? Wie stabil wird das ganze denn? Ich sehe Fragezeichen über Fragezeichen. Klar das Konzept mit schnellen ECL Zählern kommen auch Fehler durch die Flanken zustande. Die lassen sich aber soweit in Grenzen halten, das der gesamte Fehler die Auflösung nicht überschreiten. ( Zumindest nicht beim Geradeauszähler ). Ich gebe zu das das auch eine Herausforderung ist, die man erst mal meistern muss. Ich bin mir momentan noch nicht sicher, ob sich der Aufwand den ich treibe lohnt, oder ob ich komplett auf dem Holzweg bin. Ralph Berres
Angehängte Dateien:
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tdc.jpg
80 KB
W.S. schrieb: > Da die > Zeitauflösung 55 ps beträgt, darf man annehmen, daß der Ringoszillator > mit knapp 20 GHz oszilliert. Der TDC7200 ist wie alle Chips, die mit Laufzeiten operieren von Temperatur und Speisespannung abhängig. Wenn ich in das Histogramm schaue sehe ich bei einer einzel Messung eine Unsicherheit von ca +/- 400ns. Darin sind noch nicht die Schwankungen der (externen) Start/Stop Signale enthalten. Man kann bestimmt noch etwas herausholen in dem man das spezielle Exemplar durchmisst und über eine Tabelle korrigiert aber auf die 55ps würde ich mich nicht verlassen. ps. Das Histogramm ist aus dem Datenblatt.
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m.n. schrieb: Sorry, ich war nicht angemeldet. Ralph B. schrieb: > W.S. schrieb: >> Da die >> Zeitauflösung 55 ps beträgt, darf man annehmen, daß der Ringoszillator >> mit knapp 20 GHz oszilliert. > > woraus wurde diese Zeit abgeleitet? Das ist doch mehr oder weniger ein > freischwingender Oszillator, dessen Takte dann maximal 255 mal gezählt > werden kann? Freischwingend schon, aber nach jedem Meßintervall wird dieser anhand der ext. Referenzfrequenz (typ. 8 - 16 MHz) vermessen und somit binnen einiger 100 ns ein Korrekturwert ermittelt. Dieser Wert driftet über die Zeit ein wenig, was aber garnichts ausmacht. Dieser Korrekturwert kann zudem über mehrere Perioden gemittelt werden (default sind intern 10 eingestellt), was die Sache noch stabiler macht und eigentlich garnicht benötigt wird. Ralph B. schrieb: > Das starten des Zählers und stoppen des Zählers erfolgt mit einer > Flankensteilheit von 1nS. Es kommt also eine Unsicherheit von 18 Takten > am Anfang und 18 Takte am Ende des Zyklus hinzu? ( 1ns/55ps=18,18per) Die Steilheit selber ist weniger ein Problem, wenn die Start-Stop-Flanken immer die gleiche Polarität haben. Allein der Jitter der Flanken und das Eigenrauschen des TDC beeinflussen die Messung. Für die D-FFs zur Synchronisierung verwende ich 74AUP1G74 von NXP, die lt. Datenblatt eine typ. Taktfrequenz von 600 MHz (min > 500MHz) zulassen. Damit gibt es - entgegen Deiner Einschätzung - keine Probleme.
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Ralph, du solltest dir mal die Reziprikzaehler anschauen. Entgegen einer obigen Aussage taugen die nicht nur fuer Frequenzen unterhalb der Referenz, sondern auch oberhalb. Das Problem des Geradeauszaehlers ist der Flankenjitter. Der Zaehler beginnt nicht mit der Startflanke, sondern bis eine Referenzperiode spaerter. Der Reziprokzaehler hat einen durchgehenden Zaehler, der wird zB mit der (geteilten) Referenz gelatcht, man liest also zu aequidistanten Zeiten den Zaehler, die differenz zum vorhergehenden Zaehlwert ist die Periodendauer. Mit dem Jitter der nicht passenden Flanken. Diesen Jitter kann man zB rausmitteln, oder interpolieren. Man kann den durchgehenden Zaehler auch mit der zu messenden Frequenz zaehlen lassen und mit der Referenz latchen.
m.n. schrieb: > Das stimmt nicht. Sofern man die internen Register im Griff hat, dauert > es doppelt solange wie bei 32 Bit. Man kann das auch ausrechnen: 2 x 32 > = 64 ;-) Das mag bei Addition und Subtraktion so sein aber bestimmt nicht bei einer Multiplikation / Division. 8 x 8 Multiplikation ist ein Befehl 16 x 16 Multiplikation sind 4 x 8Bit Multiplikation Lo1 x Lo2, Lo1 x Hi2,Lo2 x Hi1 , Hi1 x Hi2 32 x 32 Multiplikation sind dann schon 16 x 8 Bit Multiplikationen. usw.
Helmut L. schrieb: > Das mag bei Addition und Subtraktion so sein aber bestimmt nicht bei > einer Multiplikation / Division. Gut. Bei DADD und DSUB sind wir uns schon mal einig. Bei DMUL und DDIV gehe ich davon aus, daß diese ohne Hardwaremultiplizierer des µC per Schiebeoperationen berechnet werden. Wenn ein µC MUL 8x8 bietet, ist das eine Beschleunigung, die allerdings nur DMUL nutzt. Bei einer reziproken Messung ist aber ganz wesentlich eine Division erforderlich, weshalb DDIV ohne Hardwareunterstützung nicht beschleunigt werden kann. Die Auswertung von double-Ergebnissen auf einem 20 MHz AVR habe ich mit rund 200 - 300 µs in Erinnerung, wobei Typumwandlungen mit enthalten sind. Das ist m.E. alles andere als 'seeehr langsaaamm'. Bezogen selbst auf ein Meßintervall von 1 ms, muß der µC lange warten, bevor er wieder rechnen darf.
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Helmut L. schrieb: > Ralph B. schrieb: >> Ist das mit Festkomma ? oder zwingt das schon zu Fließkommaoperationen? > > 64 Bit Integer geht auf einem AVR aber seeehr langsaaamm. Jetzt bleib mal auf dem Teppich. Da der AVR eine 8-Bit ALU hat, muß er alle Operationen mit längeren Zahlen stückweise machen. Eine Addition von zwei 32-Bit Zahlen braucht z.B. 4 Additionen von jeweils 8 Bit (+ Carry-Flag). 64-bittige Zahlen brauchen dann halt 8 Operationen, also doppelt so lange. Was ist zwar langsamer, aber weit entfernt von "seeehr langsaaamm". Ja klar, Multiplikationen und Divisionen sind aufwendiger, weil der Aufwand quaratisch mit der Anzahl der Bits steigt. Aber ein Showstopper ist das lange nicht. Als man zum Mond geflogen ist, waren die Computer Faktor 10 langsamer als der AVR, und das ging trotzdem.
Axel S. schrieb: > Als man zum Mond geflogen ist, waren die Computer > Faktor 10 langsamer als der AVR, und das ging trotzdem. Dafuer brauchten die dann auch 3 Tage :=)
Bevor ich meine zwei Musteraufbauten für einen 10-stelligen reziproken Frequenzzähler 'schlachte', frage ich nach, ob jemand Interesse an einer voll bestückten Leiterplatte hat. Es sind die 1. Version mit Layoutänderungen (€ 20) und die 2. Version mit noch einer Korrektur (€ 30); beide haben keinen Bestückungsdruck und noch eine leicht geänderte Steckerbelegung gegenüber der aktuellen Ausführung. Ein LCD-Modul 16x2 bis 20x4 muß noch ergänzt werden. Die Programmversion entspricht dem aktuellen Stand und ist im Anhang beschrieben.
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