Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DIY Frequency Counter mit 10 bis 12 Digits?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Tobi T. (Gast)


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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

von Georg G. (df2au)


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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.

von hp-freund (Gast)


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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 :-)

von Sebastian W. (dl3yc)


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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

von Tobi T. (Gast)


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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?

von Sebastian W. (dl3yc)


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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

von Tobi T. (Gast)


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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?

von W.S. (Gast)


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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.

von m.n. (Gast)


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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 ;-)

von Peter D. (peda)


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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.

von Sebastian W. (dl3yc)


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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 ;-)

von m.n. (Gast)


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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.

von Wolle G. (wolleg)


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Tobi T. schrieb:
> kennt jemand DIY Projekte von Frequenzzählern

Mal ne Frage: Was sind DIY Projekte? englische Fachbegriffe?

von Christophe J. (chj)


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von Wolle G. (wolleg)


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Aha,
Aber in einem deutschsprachigen Forum sollte man besser deutsche, für 
jeden verständliche Ausdrücke verwenden.

von spess53 (Gast)


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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

von Pandur S. (jetztnicht)


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von Ralph B. (rberres)


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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

von Pandur S. (jetztnicht)


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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.

: Bearbeitet durch User
von m.n. (Gast)


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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.

von Sebastian W. (dl3yc)


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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

von Bart V. (bartv)


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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

von m.n. (Gast)


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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.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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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

: Bearbeitet durch User
von Sebastian W. (dl3yc)


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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

von Sebastian W. (dl3yc)


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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.

von m.n. (Gast)


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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.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Die wenigsten Leute haben die Musse, eine Viertelsyunde, oder laenger 
auf einen Messwert zu warten. Speziell wenn der noch interaktiv 
nachgestellt werden muss.

von Sebastian W. (dl3yc)


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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

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Pandur S. (jetztnicht)


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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.

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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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.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Zeiten zwischen 0 & 100ns auf 0.1% genau zu messen ist nicht wirklich 
trivial...

von m.n. (Gast)


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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.

von Harald W. (wilhelms)


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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?

von m.n. (Gast)


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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 ;-)

von Possetitjel (Gast)


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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.

von W.S. (Gast)


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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.

von Sebastian W. (dl3yc)


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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.

von Sebastian W. (dl3yc)


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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

von branadic (Gast)


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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.

von wigor (Gast)


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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.

von Sebastian W. (dl3yc)


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Sebastian W. (dl3yc)


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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

von Kritiker (Gast)


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Peter D. (peda)


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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.

von Sebastian W. (dl3yc)


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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

von Axel S. (a-za-z0-9)


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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 ;)

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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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.

von Name (Gast)


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Sind schon mal 8 Stellen als TTL-Grab...

https://www.youtube.com/watch?v=y0DgjaJDOCw

von m.n. (Gast)


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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.

von W.S. (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Axel S. (a-za-z0-9)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von m.n. (Gast)


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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 ;-)

von Ralph B. (rberres)


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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

von m.n. (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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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.

: Bearbeitet durch User
von m.n. (Gast)


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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 ;-)

von Old P. (Gast)


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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

von m.n. (Gast)


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Old P. schrieb:
> Herz = Pumpe (bei mir im Durchschnitt mit 1 Hz)

Mit welchem Betablocker? ;-)

von Tobi T. (Gast)


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>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.

von m.n. (Gast)


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Tobi T. schrieb:
> Da die zu messende Frequenz grob bekannt

Und, wird sie auch verraten?

von Tobi T. (Gast)


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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

von Possetitjel (Gast)


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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.

von August (Gast)


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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...

von Ralph B. (rberres)


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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

von Blauzahn (Gast)


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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

von Peter D. (peda)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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
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>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

von Genauigkeitsfanatiker (Gast)


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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

von m.n. (Gast)


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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 ;-)

von Genauigkeitsfanatiker (Gast)


Angehängte Dateien:

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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/

von Ralph B. (rberres)


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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

von Peter D. (peda)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von m.n. (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Old P. (Gast)


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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

von m.n. (Gast)


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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.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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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.

von Peter D. (peda)


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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.

von Pandur S. (jetztnicht)


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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

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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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.

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Beobachter (Gast)


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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... ;)

von m.n. (Gast)


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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.

von Tobi T. (Gast)


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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?"

von W.S. (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von W.S. (Gast)


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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.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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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 €

von Ralph B. (rberres)


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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

von m.n. (Gast)


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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?

von Ralph B. (rberres)


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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

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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

von Ralph B. (rberres)


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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

von Tobi T. (Gast)


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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.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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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.

von Tobi T. (Gast)


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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?

von Horst (Gast)


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Horst (Gast)


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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.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Gut, dann präzisiere ich meine Frage: Für wieviel Stellen ist ein guter 
Quarzoszillator gut?

von Horst (Gast)


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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.

von Horst (Gast)


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Possetitjel (Gast)


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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.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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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.

von Horst (Gast)


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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

von W.S. (Gast)


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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.

von W.S. (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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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?

von Ralph B. (rberres)


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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

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ja danke Ralph. Das ist ein guter Anhaltspunkt.

von m.n. (Gast)


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@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.

von W.S. (Gast)


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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.

von Tobi T. (Gast)


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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.

von m.n. (Gast)


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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.

von Lurchi (Gast)


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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.

von m.n. (Gast)


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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.

von Tobi T. (Gast)


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> 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.

von m.n. (Gast)


Angehängte Dateien:

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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.

von Old P. (Gast)


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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

von branadic (Gast)


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Old P. schrieb:
> Sieht interessant aus, macht Lust auf mehr!

Der Aussage schließe ich mich gerne an.

von Tobi T. (Gast)


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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?

von m.n. (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Michael B. (laberkopp)


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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.

von branadic (Gast)


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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

von Lurchi (Gast)


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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).

von Mi N. (msx)


Angehängte Dateien:

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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

: Bearbeitet durch User
von m.n. (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von m.n. (Gast)


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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.

von A. B. (branadic)


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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-

von Ralph B. (rberres)


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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

von branadic (Gast)


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> 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-

von Ralph B. (rberres)


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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.

: Bearbeitet durch User
von Volkmar (Gast)


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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

von Ralph B. (rberres)


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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

von Mi N. (msx)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Mi N. (msx)


Angehängte Dateien:

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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.

: Bearbeitet durch User
von Duennwandiger Troll (Gast)


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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.

von Duennwandiger Troll (Gast)


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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.

von Duennwandiger Troll (Gast)


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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.

von Mi N. (msx)


Angehängte Dateien:

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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Pandur S. (jetztnicht)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Mi N. (msx)


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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.

von Mi N. (msx)


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Ich sehe gerade ganz oben, ein Jahr ist vorbei: 19.11.2016
Gibt es Tobi T. noch und wie hat er sein Problem gelöst?

von Ralph B. (rberres)


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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

von Axel S. (a-za-z0-9)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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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 ?

von Ralph B. (rberres)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Was für einen DDS Chip hast du verwendet

Es war ein AD9854 gewesen.

von Mi N. (msx)


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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?

von Ralph B. (rberres)


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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

von Chlorotroll (Gast)


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Was willst du wozu womit multiplizieren und dividieren ?

von Ralph B. (rberres)


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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

von Chlorotroll (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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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

von Mi N. (msx)


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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 
;-)

von Chlorotroll (Gast)


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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.

von Ralph B. (rberres)


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Chlorotroll schrieb:
> Du moechtest eine Allen Varianz aufnehmen ?

???? !

Ralph Berres

von Helmut L. (helmi1)


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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.

von W.S. (Gast)


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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.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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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;)

von m.n. (Gast)


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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 ;-)

von Ralph B. (rberres)


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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

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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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.

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


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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.

: Bearbeitet durch User
von uuu (Gast)


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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.

von Helmut L. (helmi1)


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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.

von Mi N. (msx)


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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.

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


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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.

von Helmut L. (helmi1)


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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 :=)

von Mi N. (msx)


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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.

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Schema, Layout, Foto ?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Zwölf M. schrieb:
> Schema, Layout, Foto ?

Hast Du FMeter-407-TDC.pdf schon mal geöffnet?

von Mi N. (msx)


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Ein Foto der aktuellen Version findet sich hier: 
http://mino-elektronik.de/FM_407/fmeter_407.htm#c3

von Purzel H. (hacky)


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Ein cooles Ding. Ich hab leider nur die Vorschau ueberflogen. Sorry.

von Ralph B. (rberres)


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Hallo Michael

Du hattest mir vor 1 oder zwei Jahren ja mal ein Muster zum vermessen 
geschickt, was bei mir leider nicht die gewünschte Stabilität erreicht 
hatte.

Kannst du dich daran noch erinnern? Was war denn damals der Fehler 
gewesen?

Ralph Berres

von Mi N. (msx)


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Es ist knapp ein Jahr her und es war die allererste Version mit TDC und 
TFT-Anzeige: Beitrag "Re: DIY Frequency Counter mit 10 bis 12 Digits?"

Meine eigenen Signalquellen und Meßmittel waren zu schlecht, als daß mir 
sporadische Aussetzer hätten zwingend als solche auffallen müssen.
Ursache war zum einen ein (ganz blöder) Softwarefehler. Bei einem 
Timeout hatte ich alle Zähler zurückgesetzt, um die nachfolgende Messung 
'sauber' zu beginnen. Die Neuinitialisierung war so gründlich, daß ein 
Timeout auf einem Kanal auch das Ergebnis des anderen Kanals 
'zerschossen' hat. Bei einem typischen Timeout von <= 5 s kam das häufig 
vor, wenn man nur einen Kanal verwendet hatte. Da ich typisch an Kanal 
F2 das GPS-Signal (1 pps) angeschlossen hatte und an Kanal F1 irgendein 
zu messendes Signal, war bei mir immer 'alles in Butter'.

Die zweite Macke war ein Hardwarefehler, der dafür sorgte, daß TDC und 
STM32... unterschiedliche Flanken ausgewertet haben, was je nach 
Phasenlage der Signale wechselnd häufig auftrat. Daraufhin hatte ich 
angenommen, daß TDC und STM32 nicht zueinander passen, was immer möglich 
gewesen war! Danach war bei mir mit dem TDC ein halbes Jahr Funkstille. 
(Man sieht es am Datum der Beiträge im o.g. Link).

Von einem Kollegen (Funkamateur) angesprochen, habe ich die Schaltung 
noch einmal neu aufgebaut. Dieser hatte mir auch dankenswerterweise sehr 
stabile Referenzquellen zur Verfügung gestellt; ohne diese wäre ich 
nicht weiter gekommen.
Um nicht immer wieder ein aufwendiges Layout mit TFT-Ansteuerung machen 
zu müssen, bin ich auf LC-Anzeige umgestiegen, was die Hardware etwas 
einfacher machte.

Den Softwarefehler hatte ich seinerzeit schnell behoben, aber die 
Synchronisierung zickte immer noch herum: es gibt viele Wege es falsch 
zu machen, aber nur einen, der funktioniert. Letztlich hatte mir das 
beste Meßgerät geholfen, was ich hier zur Verfügung habe: der Kopf ;-)
Die Lösung war dann wie das Ei des Kolumbus: wenn man die Lösung kennt, 
erscheint sie trivial. Das war im September letzten Jahres.

Nach vielen weiteren Test (u.a. ein Kollege hier im Forum hat mir dabei 
geholfen und durch pos. Kritik auch Anspron gegeben), bin ich mir nun 
sicher, daß das Meßverfahren stabil ist. Andernfalls hätte ich mir nicht 
die Mühe gemacht, obige Bedienungsanleitung zu schreiben und die 
Bedienbarkeit soweit voranzutreiben.
Die ursprüngliche TFT-Version hatte ich auch erfolgreich korrigiert. 
Vielleicht gibt es davon eines Tages eine Neuauflage, denn die 'schöne' 
Anzeige mit touch-Bedienung hat schon ihren Reiz.

So sieht es aus ;-)

von Marc H. (marchorby)


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Da die Schaltung offensichtlich in Eagle erstellt wurde, wäre es 
einfacher die .sch und .brd-Datei hier hochzuladen! Dann können andere 
auch was ändern falls sie es sich wünschen! Zudem kann man leichter  die 
Leiterbahnen verfolgen, falls mal irgendwo was klemmt...

von Armin X. (werweiswas)


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Marc H. schrieb:
> Da die Schaltung offensichtlich in Eagle erstellt wurde, wäre es
> einfacher die .sch und .brd-Datei hier hochzuladen

Und in drei Monaten kommen dann erste Nachbauten aus China...

von Ralph B. (rberres)


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Mi N. schrieb:
> Ursache war zum einen ein (ganz blöder) Softwarefehler.

Mi N. schrieb:
> Die zweite Macke war ein Hardwarefehler,

Mi N. schrieb:
> bin ich mir nun
> sicher, daß das Meßverfahren stabil ist.

Wenn du willst kann ich es ja nochmal bei mir testen.

Ralph

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Hallo Michael,
ich habe mal etwas mit deinem Modul herumgespielt ...

Als Referenz benutze ich einen HP10811 und als Eingangsfrequenz einen 
10Mhz OCXO von KVG. Beide Oscillatoren haben eine Kurzzeitstabilität von 
> 10e-10
und ich hatte eine stabile Anzeige bis auf die letzte Stelle erwartet. 
Tut es aber nicht, die letzte Stelle der Frequenzanzeige schwankt im 
Sekundenrhythmus  um 1 bis 2 counts, die ns Anzeige um 3-4 counts. Wenn 
man alles über längere Zeit betreibt wandern die Messwerte noch weiter. 
Die Oscillatoren habe ich vorher eine Stunde warmlaufen lassen und ich 
denke daran liegt es nicht. Ich habe auch mehrere von den KVG 
Oscillatoren durchprobiert und das gleiche Ergebnis. Die KVG 
Oscillatoren hatte ich mal mit meinem HP5445a gemessen und da waren sie 
Stabil.

Hast du ein Timing Diagramm über die Ansteuerung des TDC ?
Gibt es eine continuierliche Ausgabe der Messwerte über RS232 ?
Wird es auch mal den Quellcode dazu geben ?

Sonst sind noch ein paar Kleinigkeiten aufgefallen ...
Auf meinem 20X4 Display stimmen die Zeichenpositionen nicht.
Das letze Zeichen in der Zeile ist "S" und geht in der nächsten Zeile 
mit
"ignal weiter". Der Widerstand für die LCD Hintergrundbeleuchtung wird 
ziemlich heiss.

Kennst du https://github.com/TAPR/TICC ?
Das ist ein 2 Kanal Timestamp Counter mit dem gleichen IC.

von A. B. (branadic)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Als Referenz benutze ich einen HP10811 und als Eingangsfrequenz einen
> 10Mhz OCXO von KVG. Beide Oscillatoren haben eine Kurzzeitstabilität von
>> 10e-10
> und ich hatte eine stabile Anzeige bis auf die letzte Stelle erwartet.
> Tut es aber nicht, die letzte Stelle der Frequenzanzeige schwankt im
> Sekundenrhythmus  um 1 bis 2 counts, die ns Anzeige um 3-4 counts. Wenn
> man alles über längere Zeit betreibt wandern die Messwerte noch weiter.
> Die Oscillatoren habe ich vorher eine Stunde warmlaufen lassen und ich
> denke daran liegt es nicht. Ich habe auch mehrere von den KVG
> Oscillatoren durchprobiert und das gleiche Ergebnis.

Ich durfte ja auch sowohl die LCD als auch die TFT Version gegen ein 
53230A und einem Trimble Thunderbolt E messen.
Testszenario:
- Keysight 53230A läuft mit seinem internen OCXO
- am Eingang des 53230A ist ein Trimble Thunderbolt E angeschlossen 
(Input auf 1Meg)
- IntRefOut vom 53230A ist als Referenz an die Counter von Michael an 
Kanal2 angeschlossen
- am Kanal1 der Zähler von Michael ist der Trimble Thunderbolt E 
angeschlossen (Input 50R)
- Gatezeit: 1s

Der 53230A zeigt in der gleich Zeit Messwerte zwischen 10,000 000 024MHz 
- 10,000 000 036MHz. Die Messwerte von Michaels Counter sieht man in 
anhängenden Bildern.
Grundsätzlich sind das feine Teile die Michael da entwickelt hat. Leider 
war es mir zeitlich nicht möglich, eine synchronisierte Messung von 
53230A, Michaels Countern, Umweltsensoren sowie einen Zeitstempel 
aufzusetzen, sodass man jetzt nicht sagen kann was da jetzt wie stabil 
ist, aber für einen ersten Eindruck haben diese ersten Messungen 
durchaus gereicht.

-branadic-

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Kann man die Messwerte auslesen und an den PC übertragen ?

Natürlich ist das ein feines Ding und meine beobachteten Messwerte sind 
ja noch viel besser wie deine.

von Bart V. (bartv)


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Hallo, vielleicht :

Diese Messungen werden nicht mit ein rechteck-Signale sondern mit Sinus 
förmige Signale ausgeführt.
Wenn man mit dieser Auflösung arbeitet hat auch der Schmitt-trigger im 
eingangs Verstärker Einfluss.
Ebenso könnten Harmonischen die Messung auch beeinflussen.
MfG

Bart

von Mi N. (msx)


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Hier ist zwar das Forum 'Markt', aber wenn gewünscht, gehe ich auch auf 
die techn. Details ein.

@Hans-Georg
Der Vorwiderstand für die Hintergrundbelechtung kann auf keinen Fall der 
optimale Werte für alle verfügbaren Displays sein. In der Regel verfügen 
LCD-Module schon Vorwiderstände, die ggf. noch durch Lötbrücken 
aktiviert oder überbrückt werden müssen.
R4 mit 10 Ohm soll den Fall abfedern, daß garkein Vorwiderstand 
vorhanden ist, und er muß entsprechend (ggf. extern) angepaßt werden, je 
nachdem ob die Hintergrundfarbe gelb, grün, blau oder weiß ist. Das 
sollte kein Problem sein.

Sinnvolle LCD-Module sind 16x2, 20x2, 16x4 und 20x4, wobei die 
Ergebnisse von F2 nur auf x4-Anzeigen erscheinen. Die Zeilenlänge ist 
per Bedientaster oder ser. Befehl einstellbar; Vorgabewert ist 16 siehe 
Bedienungsanleitung und muß für eine 20x Anzeige umgestellt werden.
Alternativ könnte ich auch 20 als Vorgabewert einstellen, was dann 
abgeschnittene Meßwerte bei 16x Anzeigen ergibt ;-)

> Gibt es eine continuierliche Ausgabe der Messwerte über RS232 ?

Ja alternativ für F1, P1, UPM1, F2, P2 und UPM2; Vorgabewert ist F1 
siehe Bedienungsanleitung.

> Kennst du https://github.com/TAPR/TICC ?
> Das ist ein 2 Kanal Timestamp Counter mit dem gleichen IC.

Nur überschlägig, da ich keinen Verwendungszweck für einen adäquaten 
reziproken Frequenzzähler erkennen kann.


@A.B.
Danke für die Grafiken, da sieht man auf den ersten Blick doch gleich 
viel mehr, als bei den einzelnen ser. Meßwerten. Zu beachten ist, daß 
die y-Achse 12-stellig skaliert ist.
Die Leiterplatte, die Hans-Georg bekommen hat, ist genau die selbe, die 
Dir zur Verfügung stand ;-)

Bart V. schrieb:
> Wenn man mit dieser Auflösung arbeitet hat auch der Schmitt-trigger im
> eingangs Verstärker Einfluss.

Auf jeden Fall!
Die Eingangsstufe arbeitet ab DC, da der Zähler schon ab 1 mHz und bei 
späterem Bedarf auch als schneller Ereigniszähler arbeiten kann. Damit 
Logikpegel (TTL, HCMOS) vom Komparator wahrgenommen werden können, sind 
beide Schaltschwellen oberhalb von 0 V.
Sofern man nur Sinussignale >= 10 Hz messen möchte, bietet es sich an, 
einen DC-Offset von etwa 0,5 V am Eingang zu erzeugen und das Signal 
kapazitiv einzukopplen. Bei der Schaltung für den Vorteiler nehme ich 
dafür 10 kOhm gegen GND und 100 kOhm nach +5 V. Damit werden die 
Schaltschwellen des Komparators nahe an die Nulldurchgänge gebracht.

von Ralph B. (rberres)


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Ich habe vom Michael diesen Frequenzzähler mit dem TDC7200 zum testen 
zugeschickt bekommen.

Ich mus sagen es macht eine gute Figur.

Verglichen habe ich das mit dem Racal-Dana 1992 welches bei 1 Sek 
Torzeit ebenfalls 10 Stellen anzeigt.

Es waren keine eklatante Unterschiede feststellbar.

Insbesonders bei höheren Frequenzen steht die Anzeige auch auf der 10ten 
Stelle stabil.

Bei niedrigeren Frequenzen tritt dann irgendwann das allgemeine 
Jitterproblem zunehmend in Erscheinung. Selbst bei rechteckförmigen 
Signalen muss man bei Frequenzen unter 100KHz allmählich Einschränkungen 
in der Anzahl der Stellen hinnehmen. Vermutlich ist der Komperator da zu 
langsam.

Ich habe auch Versuche mit der getriggerten Darstellung gemacht. Das 
funktioniert auch erstaunlich gut.

Was mir aufgefallen ist. In der getriggerten Darstellung erscheinen 
öfters statt den GHz irgendwelche Hyrokliefen in der Anzeige.
Aber das sind Schönheitsfehler die sich sicherlich auch noch beseitigen 
lassen.

Das Teil geht ohne Vorteiler bis ca 80MHz. Der Vorteiler geht bei 1Veff 
Eingangsspannung bis etwa 1400MHz.

Da der Teilerfaktor sich eingeben lässt könnte man auch ein upb1505 
verwenden, den durch 64 teilen lassen, der zählt locker bis 4 GHz.

Als Referenzfrequenz hatte ich das GPs Frequenznormal von SDR Kits 
genommen. Das ist ausreichend stabil.

Verbesserungsvorschläge gibt es natürlich immer welche.

Michael vielleicht telefonieren wir die Tage mal miteinander.

Ralph Berres

von Mi N. (msx)


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Könnte vielleicht ein Moderator diesen Beitrag (mit Ausnahme des 
ursprünglichen Angebotes) an diesen Beitrag mit einer kurzen Notiz 
anhängen?
Beitrag "DIY Frequency Counter mit 10 bis 12 Digits?"

Da kann dann auch mit nicht angemeldeten Benutzern weiter diskutiert 
werden. In das Forum "Markt" gehört das ja sicherlich nicht mehr hin.

von Mi N. (msx)


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Hallo Ralph,

Deine Testergebnisse freuen mich sehr!
Kannst Du vielleicht die Meßwerte bei tieferen Eingangsfrequenzen 
aufzeichnen? Dann kann ich das besser nachvollziehen und einordnen. Ob 
der Komparator Jitter 'einbaut' werde ich noch einmal prüfen, indem ich 
eine höherfrequente Quelle mit einem Binäteiler herunterteile und das 
Ergebnis ansehe. Für mich ist wichtig, daß kein systematischer Fehler 
vorliegt.
Im Grunde gefällt mir z.B. ein MAX961 besser als ein TLV3501. Dort kann 
man die Hysterese wegen getrennter Q- und /Q-Ausgänge separat und 
deutlich kleiner einstellen. Andererseits ist der Eingang recht 
niederohmig.

Wenn bei der Einzeltriggerung 'Sonderzeichen' angezeigt werden, wie 
sieht die Ausgabe über RS232 aus? Davon hängt ab, ob die Wandlung nach 
ASCII Probleme macht oder die Ausgabe auf's LCD. Je öfter die Störungen 
auftreten, desto schneller kann man sie beheben ;-)

Glücklicherweise haben sich die Anbieter dieser GHz-Vorteiler auf ein 
einheitliches Pinout geeinigt, sodaß man auch einen anderen Typen 
bestücken könnte - sofern er überhaupt noch angeboten wird. Den UPB1505 
finde ich bei den üblichen Verdächtigen nicht im Angebot. Du wirst 
vermutlich noch Bestände aus früheren Jahrzehnten haben. Der MC12080 ist 
noch problemlos zu beschaffen und funktioniert im praktischen Gebrauch 
bis hinab zu 10 MHz Eingangssignal. Die einzige GHz-Frequenz, die ich 
selbst bislang gemessen habe, waren 1,1 GHz, welche von der 
selbstschwingenden Eingangsstufe des MC12080 erzeugt werden können ;-)

Damit nachvollziehbar wird, was es mit dem Vorteiler auf sich hat, hier 
ein Link auf die aktuelle Beschreibung: 
http://mino-elektronik.de/download/FMeter-407-TDC.pdf

> Verbesserungsvorschläge gibt es natürlich immer welche.

Immer gerne! Sonst schwimmt man ja nur in der eigenen Suppe.

von Ralph B. (rberres)


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Mi N. schrieb:
> Kannst Du vielleicht die Meßwerte bei tieferen Eingangsfrequenzen
> aufzeichnen? Dann kann ich das besser nachvollziehen und einordnen.

Hallo Michael

Ich kann punktuell Messwerte aufschreiben und mit dem Racal vergleichen.

Mit so ein schönes Grafisches Diagramm wie branadic kann ich zur zeit 
nicht dienen, da mein Messgeräterechner defekt ist.

Ich hatte gestern sowohl mit dem SML03 ( ist ein R&S Signalgenerator bis 
3,3GHz ) als auch mit meinen Funktionsgenerator HP33120 Signale 
gemessen.
Beide hängen am selben GPS Frequenznormal wie dein Frequenzzähler,und 
mein Racal-dana 1992.

und hatte dann verschieden Frequenzen ( ohne Vorteiler bis 80 MHz )
draufgegeben und die Frequenz bei beiden Zählern abgelesen.

Die Frequenz hatte ich dabei um 0,5 Hz höher eingestellt als die glatte 
Frequenz. Das ganze hatte ich mit dem SML hinunter bis 100KHz gemacht, 
und mit dem HP von 10Hz bis 10MHz bei dem HP sowohl mit Sinus als auch 
mit Rechteckform.

Raus kamen die selben Probleme , welche ich auch bei dem messen mit dem 
Racal-Dana-1992 habe. Unabhängig von der Frequenz gab es Schwankungen im 
unteren Milihertzbereich. Bei Sinus weit mehr als bei Rechtecksignalen.

Ich werde das heute Mittag noch mal dokumentieren und zu Papier bringen.

Meines Erachtens gibt es zwei Ursachen dafür.

1. Der Jitter der Generatoren ( DDS ist auch nicht jitterfrei )

2 Jitter in dem Komperator und den Toren des Zählers. Bei 
10Stellen/Sekunde  müsste der gesamte Jitter von Komperator und den 
Toren kleiner als  100pS  sein, wenn es nicht in Erscheinung treten 
soll. Das ist dann schon wieder ECL Technik.

Was jetzt die genaue Ursache ist kann ich nicht auseinanderhalten, denn 
dazu würde ich einen nachweislich jitterfreien Generator benötigen.

Ich rufe dich heute Nachmittag mal an.

Ach ja per RS232 Schnittstelle auslesen kann ich leider nicht. nur per 
IEC-Bus. Aber mein Rechner ist zur Zeit leider defekt.

Ralph Berres

: Bearbeitet durch User
Beitrag #5287073 wurde vom Autor gelöscht.
von m.n. (Gast)


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Ralph B. schrieb:
> Ich rufe dich heute Nachmittag mal an.

Hallo Ralph,
das ist gut.

Mit einem DDS-Generator würde ich auch Probleme erwarten. Da ist Jitter 
meines Erachtens vorprogrammiert. Das direkte Rechtecksignal der 
DDS-Chips hat ja immer Jitter, sodaß man immer vom erzeugen Sinussignal 
ausgehen muß, um daraus ein Rechtecksignal zu erzeugen - egal, ob ein 
geräteinterner oder externer Komparator verwendet wird.
Je niedriger die Frequenz ist, desto langsamer ist der Nulldurchgang und 
desto schwieriger wird es für einen Komparator, rausch- und jitterfrei 
zu arbeiten. Bei höheren Frequenzen ist der Nulldurchgang viel kürzer, 
sodaß für Jitter 'keine Zeit bleibt'.
Hinzu kommt, daß bei einer hohen Auflösung jede kleine Abweichung 
sichtbar wird.
Daher meine Idee, tiefere Frequenzen mit einem Binärteiler zu erzeugen.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Ich bin mit Michaels Zähler auch weiter gekommen und hab mal ein paar 
meiner OCXO gegeneinander gemessen. Einer auf F1 und der andere als 
Referenz. Kann also nur bestätigen das die 10 Stellen stabil sind.

Im ersten Bild wurde ein OCXO mit einem 2. verglichen, einer am F1 und 
der andere am Ref Eingang des Zählers.
Die Temperaturdrift liegt wahrscheinlich an einem OCXO oder an beiden 
...

Im zweiten Bild wird ein OCXO mit sich selbst verglichen.

Und im dritten Bild sieht man die "Wellerlinien" ;-)
Das sind Störungen die ein Weller Magnastat in 1,5m Entfernung in das 
System einkoppelt wenn man vergisst ihn auszuschalten. Aufbau wie Bild 
1.

Bei allen Bildern: 5000 Samples, Messzeit 1 sec, 12 Stellen Ausgabe.

von Mi N. (msx)


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@Hans-Georg
Danke auch für Deine Meßkurven! Für mich ist es wichtig zu sehen, daß 
die Meßergebnisse reproduzierbar sind und die Schaltung nicht nur bei 
mir auf dem Tisch funktioniert.

Die 1. Kurve mit 2 x OCXO zeigt, daß trotz hoher Konstanz auch diese 
Teile ihre Grenzen haben. Wenn Du ein 1pps-Signal zur Verfügung hast, 
könntest Du den OCXO (an Fref) stabilisieren und anhand des 
nachgeführten Offsets sehen, wie dieser im Laufe der Zeit wandert. Auch 
der andere OCXO (an Eingang F1) wird im Laufe der Tage kontinuierlich 
seine Frequenz in eine Richtung verändern. Daß Quarze altern ist 
bekannt, aber erst mit hoher Auflösung kann man diese Alterung sehen und 
bewerten.

Die 2. Kurve zeigt letztlich das Rauschen des TDC7200. Im Prinzip kann 
die Schaltung einige zig-tausend Messungen/s machen, weshalb ich 
zwischenzeitlich probiert hatte, das Rauschen per Regressionsberechnung 
bei zunächst 1000 Messungen/s zu kompensieren. Das Ergebnis war mir 
allerdings zu mager, sodaß ich es zurückgestellt habe. Verwendet hatte 
ich ein Berechnungsverfahren lt. "Lothar Sachs, Angewandte Statistik, 6. 
Auflage S. 316ff". Vielleicht hat jemand eine C-Funktion zur Hand, mit 
der ich einen weiteren Versuch starten könnte.

Bei der 3. Kurve sieht man sehr gut, wie zu den nominellen 10e7 
Schwingungen exakt eine oder zwei dazukommen. Gerne hätte ich noch 
JBC-Linien gemessen, die aber scheinbar nicht nachweisbar sind ;-)

Natürlich ist der Reiz groß, die Auflösung weiter hoch zu treiben. Ob 
sich daraus noch ein praktischer Nutzen ergibt, ist aber auch fraglich.
Hin und wieder liest man hier Sprüche wie "12 Stellen sind Stand der 
Technik". Wenn man sich jedoch näher mit der Materie befaßt, merkt man 
schnell, daß es sich um dumme Sprüche handelt.
Der allererste, obige Kommentar ist sehr treffend:

Georg G. schrieb:
> 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.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Mi N. schrieb:
> Die 2. Kurve zeigt letztlich das Rauschen des TDC7200. Im Prinzip kann
> die Schaltung einige zig-tausend Messungen/s machen, weshalb ich
> zwischenzeitlich probiert hatte, das Rauschen per Regressionsberechnung
> bei zunächst 1000 Messungen/s zu kompensieren. Das Ergebnis war mir
> allerdings zu mager, sodaß ich es zurückgestellt habe. Verwendet hatte
> ich ein Berechnungsverfahren lt. "Lothar Sachs, Angewandte Statistik, 6.
> Auflage S. 316ff". Vielleicht hat jemand eine C-Funktion zur Hand, mit
> der ich einen weiteren Versuch starten könnte.
>

Wenn ich mit Excel eine lineare Regression mache sieht es nicht schlecht
aus ...

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Wenn ich mit Excel eine lineare Regression mache sieht es nicht schlecht
> aus ...

Aber ist das Ergebnis denn auch besser, als einfach den Mittelwert zu 
bilden?
Vielleicht hatte ich mich etwas unklar ausgedrückt. Ich hatte µC-intern 
1000 Messungen mit je 1 ms Meßdauer gemacht und daraus die 
Regressionsgerade ermittelt. Dieses Ergebnis war eigentlich identisch 
mit dem Mittelwert der 1000 Einzelmessungen oder eben auch einer 
einzigen Messung über 1 s.

Aber vielleicht sollte ich das auch noch einmal derart probieren, daß 
für beispielsweise 100 s alle 1 ms ein Ergebnis aufgezeichnet wird und 
dann über nacheinanderfolgende Blöcke aus 1000 Einzelwerten jeweils im 
Sekundenabstand die Regression berechnet wird. Auf dem PC dürfte es 
einfacher sein, als alles gleich in Echtzeit auf dem µC zu 
implementieren.

von Ralph B. (rberres)


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Ich bin eigentlich der Meinung das man sich mit einer Auflösung von 
10exp-10/sek mehr als zufrieden geben sollte. Das hat Michael mit seinen 
Projekt erreicht und gut ist es.

Denn wer hat schon eine verlässliche Referenzfrquenz, welche diese 
Stabilität  mit sich bringt. Rubidium vieleicht, aber den muss man auch 
regelmäßig kalibrieren, wenn man in diese Größenordnung vordringen will.

Wer von uns schickt schon sein Rubidiumnormal regelmäßig zur 
Kalibrierung zum PTB?

GPS wird verlässlich 10exp-9 erreichen. 10exp-10 wird es schon sehr 
fraglich.

Bleibt nur noch Cäsiumfrequenznormal.
Aber jeder von uns hat sicherlich solch ein Primärnormal in seiner 
Bastelstube stehen.

Mal abgesehen von den recht hohen Anschaffungskosten ( auch gebarucht 
für ein 30 Jahre altes Gerät ) kommen da auch Folgekosten, weil das 
Cäsium im Strahlrohr irgendwann mal aufgebraucht ist.

Also man sollte mal auf dem Teppich bleiben.

Ralph Berres

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Ralph B. schrieb:
> Ich bin eigentlich der Meinung das man sich mit einer Auflösung von
> 10exp-10/sek mehr als zufrieden geben sollte. Das hat Michael mit seinen
> Projekt erreicht und gut ist es.
>

Eine verlässliche Single Shot Auflösung von 10e-10 bei einer Messzeit 
von 1s ist Super und völlig ausreichend !!! Vor allen Dingen nicht so 
ein lautes, stromfressendes Ding wie mein alter HP5345A aus dem letzten 
Jahrhundert.

Es ist ja auch keine Kritik von mir an Michaels Zähler.
Alle mir bekannten Zähler mit höherer Auflösung machen das über 
Statistik und/oder über längere Messzeiten und Mittelung.

> GPS wird verlässlich 10exp-9 erreichen. 10exp-10 wird es schon sehr
> fraglich.

NIST bietet einen Remote Calibration Servie an und die GPS Kiste die 
lokal beim Kunden steht soll gemittelt über 24 Stunden eine 
Frequenzgenauigkeit von 10e-13 haben. Nach der Beschreibung sitzt darin 
ein (analoger?)TDC mit 30ps Auflösung.
https://tf.nist.gov/general/pdf/2170.pdf

Wenn das die machbare Grenze ist, ist da noch etwas Luft zu 10e-9 ;-)


> Bleibt nur noch Cäsiumfrequenznormal.
> Aber jeder von uns hat sicherlich solch ein Primärnormal in seiner
> Bastelstube stehen.
>
> Mal abgesehen von den recht hohen Anschaffungskosten ( auch gebarucht
> für ein 30 Jahre altes Gerät ) kommen da auch Folgekosten, weil das
> Cäsium im Strahlrohr irgendwann mal aufgebraucht ist.

Die "Taschenversion" wird hier angeoten 
https://www.microsemi.com/product-directory/clocks-frequency-references/3824-chip-scale-atomic-clock-csac

Und irgendwann hatte ich mal was von 2500$ als Preis gelesen.

von Ralph B. (rberres)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Alle mir bekannten Zähler mit höherer Auflösung machen das über
> Statistik und/oder über längere Messzeiten und Mittelung.

Nicht alle

Phillips hat ein Zähler, dessen Referenzoszillator mit 500MHz schwingt.

Die benötigen nur relativ wenig Statistik, um 9 Stellen/Sek zu 
erreichen.

Ralph Berres

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Ralph B. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> Alle mir bekannten Zähler mit höherer Auflösung machen das über
>> Statistik und/oder über längere Messzeiten und Mittelung.
>
> Nicht alle
>
> Phillips hat ein Zähler, dessen Referenzoszillator mit 500MHz schwingt.
>
> Die benötigen nur relativ wenig Statistik, um 9 Stellen/Sek zu
> erreichen.
>

Ich meinte damit höhere Auflösungen wie 10 Stellen.
Mein HP5345A hat auch eine 500Mhz Referenz und die kann für Statistik 
sogar noch verrauscht werden. Davon ist man aber wieder weggegangen und 
spätere HP Zähler haben dann 200Mhz und Interplatoren. Und wenn man es 
genau nimmt taktet der Ringzähler im TDC7200 mit einer noch viel höheren 
Frequenz.

Bei denn Phillips Zählern muss man immer aufpassen auf welche Messzeit 
die sich beziehen. Die gebem mal gerne die Stellenzahl fettgedruckt und 
die Messzeit kleingedruckt an ;-)

von branadic (Gast)


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Hallo Michael,

du könntest die Möglichkeit verschiedene Filter zu aktivieren 
implementieren. Ich denke da an Moving Average/gleitender Mittelwert in 
verschiedenen Längen, Median-Filter (3 bis maximal 9) für starke 
kurzfristige Ausreißer, wie sie auch weiter oben schon gezeigt wurden. 
Das könnte die Performance noch einmal abhängig von der tatsächlichen 
Anwendung bei Endanwender erhöhen.
Das Limit an mathematischen Tricks lässt sich anhand der 
Allan-Abweichung festmachen. Es lohnt sich die Messdaten mal durch 
Stable32 durchzujagen:

https://ieee-uffc.org/frequency-control/frequency-control-software/stable32/

-branadic-

von Mi N. (msx)


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Hallo Brandic,

bei Gelegenheit werde ich noch einmal einen Anlauf machen, das Rauschen 
des TDC zu kompensieren und möglichst nur dieses. Derweil warte ich erst 
einmal ab, ob noch sinnvolle Änderungswünsche geäußert werden, um 
Schaltung und Programm abzurunden. Der µC hat ja noch viel RAM und 
Rechenleistung übrig.

Ralph B. schrieb:
> Also man sollte mal auf dem Teppich bleiben.

Wird gemacht ;-)

: Bearbeitet durch User
von Mi N. (msx)


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Ralph B. schrieb:
> Bei niedrigeren Frequenzen tritt dann irgendwann das allgemeine
> Jitterproblem zunehmend in Erscheinung. Selbst bei rechteckförmigen
> Signalen muss man bei Frequenzen unter 100KHz allmählich Einschränkungen
> in der Anzahl der Stellen hinnehmen. Vermutlich ist der Komperator da zu
> langsam.

Hallo Ralph,

um das Verhalten bei tieferen Frequenzen zu sehen, habe ich ein 1 Hz 
GPS-Signal an F1 angelegt (EM406A Modul). Als Referenz dient der interne 
10 MHz TCXO.
Im Anhang ist eine Aufzeichnung von 138 Einzelwerten, die mit leichtem 
Rauschen/Drift im Mittel die Werte ...03 zeigt. Abweichend dazu 
erscheinen einzelne Werte mit rund ...63, die den Jitter des 1 
pps-Signals zeigen.
Eingangsstufe und Komparator arbeiten demnach stabil. Ich denke daher, 
daß die Qualität eines DDS-Signals bei niedrigen Frequenzen einfach 
abnimmt.

von Ralph B. (rberres)


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womit kann ich die Datei im Anhang öffnen?

Ralph Berres

von Sven D. (Gast)


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Das ist eine simple Textdatei, einfach im Editor Deiner Wahl öffnen.

von Purzel H. (hacky)


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> um das Verhalten bei tieferen Frequenzen zu sehen, habe ich ein 1 Hz
GPS-Signal an F1 angelegt (EM406A Modul). Als Referenz dient der interne
10 MHz TCXO.

Allenfalls wuerde ein Histogramm mehr Sinn machen wie sinnlos vor sich 
hin zu filtern.
Und beim GPS sollte ein gerechneter Tiefpass 1. Ordnung mit einer 
Zeitkonstante von 1000 Sekunden den Jitter wegmachen.

von Hans-Georg L. (h-g-l)



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Ich habe noch ein paar Messungen gemacht und mir auch stable32 
heruntergeladen.

Der verwendete OCXO war 2cm dick isoliert, 30 Stunden eingelaufen und 
wurde gegen sich selbst vermessen.

Die ersten 2 Bilder sind 5000 Messungen, Messzeit 1 sec.
Die beiden anderen Bilder sind 5000 messungen, Messzeit 100ms.

von Roland (Gast)


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Hans-Georg L. schrieb:
> wurde gegen sich selbst vermessen.
Was heißt das genau?

Ich kenne nur die (hemdsärmlige) Methode, das man zwei gleiche 
Taktquellen hat und die gemessen Werte mit sqrt(2) multipliziert.
Man geht also davon aus, das jede Quelle den gleichen Fehler mitbringt.

Die korrekte Methode wäre wohl: Man nimmt drei (dürfen unterschiedlich 
gut sein) Quellen und misst jede gegen jede (drei Messungen).

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Roland schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> wurde gegen sich selbst vermessen.
> Was heißt das genau?
>
> Ich kenne nur die (hemdsärmlige) Methode, das man zwei gleiche
> Taktquellen hat und die gemessen Werte mit sqrt(2) multipliziert.
> Man geht also davon aus, das jede Quelle den gleichen Fehler mitbringt.
>
> Die korrekte Methode wäre wohl: Man nimmt drei (dürfen unterschiedlich
> gut sein) Quellen und misst jede gegen jede (drei Messungen).

Das bedeutet das ich den gleichen Oszillator als Referenzfrequenz und 
als Eingangsfrequenz benutzt habe.

: Bearbeitet durch User
von gleichschenkliger Dünnwandtroll (Gast)


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> Das bedeutet das ich den gleichen Oszillator als Referenzfrequenz und
als Eingangsfrequenz benutzt habe.

Eine interessante Sache ... da scheint ein systematisches Problem 
vorzuliegen.. Bei 10^7 eigenen Counts wuerde ich erwarten, auch auf 10^7 
zu zaehlen. Allenfalls +1, oder -1, aber konstant.

Woher soll die Abweichung kommen ? Koennen wir mal ein Histogramm 
bekommen ? Ein Histogramm zeichnet  Haeufigkeit eines count Wertes gegen 
(counts-sollcounts)

von Genauigkeitsfanatiker (Gast)


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Man misst damit das Eigenrauschen des Messgeräts, das ist kein 
systematisches Problem.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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gleichschenkliger Dünnwandtroll schrieb:
>> Das bedeutet das ich den gleichen Oszillator als Referenzfrequenz und
> als Eingangsfrequenz benutzt habe.
>
> Eine interessante Sache ... da scheint ein systematisches Problem
> vorzuliegen.. Bei 10^7 eigenen Counts wuerde ich erwarten, auch auf 10^7
> zu zaehlen. Allenfalls +1, oder -1, aber konstant.
>
> Woher soll die Abweichung kommen ? Koennen wir mal ein Histogramm
> bekommen ? Ein Histogramm zeichnet  Haeufigkeit eines count Wertes gegen
> (counts-sollcounts)

Das liegt einfach daran das der Zähler einen gespeicherten fixen Offset 
zur Referenzfrequenz aber nicht zur Zählfrequenz rechnet. Habe jetzt mal 
den Offset mal auf 0 gestellt und dann passt es auch. Ändert aber nichts 
an den Schwankungen, die bleiben gleich.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Hier nochmal ohne Offset und mit Histogramm.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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gleichschenkliger Dünnwandtroll schrieb:
> Woher soll die Abweichung kommen ?

Einfach mal den Thread lesen? Dann nach "TDC" googlen?

Und vor allem: Nicht plenken!

von gleichschenkliger Dünnwandtroll (Gast)


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Der TDC sollte aber doch dort beginnen wo der Zaehler aufhoert. Also 
fuer die Kommastellen des Zaehlers.

von Ralph B. (rberres)


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Mi N. schrieb:
> Eingangsstufe und Komparator arbeiten demnach stabil. Ich denke daher,
> daß die Qualität eines DDS-Signals bei niedrigen Frequenzen einfach
> abnimmt.

mag sein, obwohl es bestimmte DDS Frequenzen gibt die Jitterarm sind.
Nämlich die Taktfrequenz / Speichertiefe.

In diesem Falle wird immmer exakt die gleichen Werte des Speicherinhalts 
abgefragt.

Hans-Georg L. schrieb:
> Der verwendete OCXO war 2cm dick isoliert, 30 Stunden eingelaufen und
> wurde gegen sich selbst vermessen.

Bei 10MHz hat man das Problem auch nicht. Da ist auch mein Racal-Zähler 
auf 10 Stellen stabil.

Das Problem tritt bei niedrigen Frequenzen und sinusförmigen Signal auf.

Und da wird es sehr wohl auch ein Problem des Komperators.

Aber das werde ich demnächst versuchen rauszufinden,  wenn ich den 
Max9601 habe.

Ralph Berres

: Bearbeitet durch User
von gleichschenkliger Dünnwandtroll (Gast)


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Ah. Sorry, falsch geschaut. Wir sind ja innerhalb der Kommastellen, bei 
Subcounts. Der Span ist ein Hundertstel Count. Cool

von gleichschenkliger Dünnwandtroll (Gast)


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Ein DDS kann natuerlich nicht weniger Jitter haben wie der Clock am 
Eingang. Dann ist es ein Adresszaehler und eine Lookup Table. Der 
Adresszaehler bringt einen Carry Jitter. Wenn man die Stufen mit einem 
Tiefpass wegmacht, sollte eigentlich ein Jitter in der Region des Clocks 
plus Carry Jitter resultieren. Jedes Mal wenn der Adresszaehler exakt 
rundrum ist, hebt sich die Summe der Jitter auf.  Das Histogramm ist 
daher abhaengig von der Frequenz, bedeutet vom Increment. Und eher nicht 
gaussfoermig.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Ralph B. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> Der verwendete OCXO war 2cm dick isoliert, 30 Stunden eingelaufen und
>> wurde gegen sich selbst vermessen.
>
> Bei 10MHz hat man das Problem auch nicht. Da ist auch mein Racal-Zähler
> auf 10 Stellen stabil.
>

Schau dir doch mal die Diagramme an, da sind bei 1s Messzeit nur 9 
Stellen stabil und bei einer Messzeit von 100ms sind es nur 8 Stellen. 
Dein Racal hat ja auch nur eine 9 stellige Anzeige und die Diagramme 
haben 12 Stellen.

Ich habe noch einen weiteren Versuch mit Kältespray gemacht.

Die ersten grossen Zacken sind die Reaktion des Prozessors und der letze 
Zacken die Reaktion des TDC. Ich weiss nicht genau wie Michael rechnet 
aber ich habe so ein Gefühl wie wenn der Jitter der PLL im Prozessor 
irgendwie noch in die Suppe spukt...

von Ralph B. (rberres)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Dein Racal hat ja auch nur eine 9 stellige Anzeige

Ich kann aber die gesamte Anzeige um eine Stelle nach links schieben. 
Dadurch erreiche ich auch 10 Stellen.

Hans-Georg L. schrieb:
> Die ersten grossen Zacken sind die Reaktion des Prozessors und der letze
> Zacken die Reaktion des TDC. Ich weiss nicht genau wie Michael rechnet
> aber ich habe so ein Gefühl wie wenn der Jitter der PLL im Prozessor
> irgendwie noch in die Suppe spukt...

Ich bin auch noch Test am machen. Insbesonders bei niedirgen Frequenzen 
hat Michaels Zähler noch ein Problem.

Ralph

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Ralph B. schrieb:
>
> Ich kann aber die gesamte Anzeige um eine Stelle nach links schieben.
> Dadurch erreiche ich auch 10 Stellen.
>

Aber nicht mit 1s Messzeit, dazu müsste er 100ps Auflösung haben und die 
hat er nicht.



Und ob dir ein schnellerer Komparator bei langsamen flachen Flanken mehr 
hilft  .. ich würde es eher mit einem clippenden Verstärker probieren 
...

: Bearbeitet durch User
von Ralph B. (rberres)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Und ob dir ein schnellerer Komparator bei langsamen flachen Flanken mehr
> hilft

Das hngt natürlich auch stark davon ab wie sauber und jitterfrei der 
Sinus ist.

Hans-Georg L. schrieb:
> ich würde es eher mit einem clippenden Verstärker probieren

ob das die bessere Lösung ist?

Ralph Berres

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Ralph B. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> Und ob dir ein schnellerer Komparator bei langsamen flachen Flanken mehr
>> hilft
>
> Das hngt natürlich auch stark davon ab wie sauber und jitterfrei der
> Sinus ist.
>
> Hans-Georg L. schrieb:
>> ich würde es eher mit einem clippenden Verstärker probieren
>
> ob das die bessere Lösung ist?
>
> Ralph Berres

Wenn er nur das Rauschen verstärkt oder noch zusätzliches hinzufügt dann 
nicht ;-)

von gleichschenkliger Dünnwandtroll (Gast)


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Clippende Verstaerker .. ECL Line receiver, die haben vielleicht 25dB 
gain, je. Wenn man davon 2 Stueck in Serie nimmt...

von Mi N. (msx)


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Ralph B. schrieb:
> Ich bin auch noch Test am machen. Insbesonders bei niedirgen Frequenzen
> hat Michaels Zähler noch ein Problem.

Dieser Sache mußte ich natürlich noch einmal nachgehen ;-)
Um möglichst alle Störquellen auszuschließen, habe ich den 10 MHz 
TCXO-Takt für einen ATmega328 genommen und damit ein rechteckiges 1 Hz 
Signal erzeugt. Jitter und Drift sollten daher ausgeschlossen sein.
Die aufgezeichneten Meßwerte über rund 2,5 Minuten sind im Anhang. Diese 
schwanken zwischen mHz und Hz Bereich, wobei der mHz-Bereich die höchste 
Auflöung hat und mit ...93 das kleinste Ergebnis zu sehen ist.
Letztlich sieht man wiederum das (leider unvermeidliche) Rauschen des 
TDC.

Bei sinusförmigen Eingangssignalen kann natürlich auch noch Jitter vom 
Komparator hinzukommen. Es war jedoch nie ein Ziel, bei dieser kleinen 
Schaltung eine perfekte Eingangsstufe für jede Signalform umzusetzen. Je 
nach Anwendung muß dies ext. ergänzt werden.

Zwischenzeitlich hatte ich noch weitere Versuche unternommen, das 
Rauschen des TDC zu verringern. Vielleicht ergibt sich ein positiver 
Effekt, wenn man >= 10000 Meßpunkte auswertet. Das bedeutet auf der 
anderen Seite aber auch, daß die Meßfrequenz >= 10 kHz liegen muß, um 
diese Meßpunkte binnen einer Sekunde 'einzusammeln'. Bei tiefen 
Frequenzen, wie hier zum Beispiel 1 Hz, bringt die Statistik mangels 
Datenpunkten garnichts.
Vielleicht hat jemand Erfahrungswerte, was die Geräte meiner 
"Mitbewerber" an Auflösung/Genauigkeit/Rauschen bei niedrigen Frequenzen 
so leisten.

Zur Rauschunterdrückung habe ich zu obigen Bedingungen die Meßzeit auf 3 
s eingestellt. Mit etwas höherer Meßdauer sehen die Werte gleich 
deutlich besser aus. Letztlich kann man dieses Verhalten auch den Kurven 
von Hans-Georg (Allan-Varianz, siehe oben) entnehmen.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Mi N. schrieb:
>
> Letztlich sieht man wiederum das (leider unvermeidliche) Rauschen des
> TDC.

Ich denke die hohen Spitzen kommen von der endlichen Auflösung des TDC 
und mit dem Digitalisierungsfehler sind das +/-55ps..

Die höhere Auflösung von John Ackerman's TAPR TIC counter kommt daher, 
das er die beiden Eingangsfrequenzen von 10Mhz auf 1Hz herunter teilt 
und dann die Phasenverschiebung der 1 Hz Signale misst. Ein ganz anderes 
Messprinzip.

Ich habe bei TI Samples bestellt und werde dann einige Versuche mit den 
Rohdaten durchführen. Bei Michaels Zähler habe ich leider vorhin die 
Eingangsstufe gekillt :-(.

von Ralph B. (rberres)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Bei Michaels Zähler habe ich leider vorhin die
> Eingangsstufe gekillt :-(.

Da wird er sich aber freuen:-(

Ich werde wohl erst am Wochenende wieder dazu kommen was zu machen.

Dann werde ich wohl hoffentlich meine RS232 Schnittstelle wieder zum 
laufen bekommen.

Ralph Berres

von m.n. (Gast)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Die höhere Auflösung von John Ackerman's TAPR TIC counter kommt daher,
> das er die beiden Eingangsfrequenzen von 10Mhz auf 1Hz herunter teilt
> und dann die Phasenverschiebung der 1 Hz Signale misst. Ein ganz anderes
> Messprinzip.

Bei entsprechend hohen Frequenzen ist das ja auch machbar. Mir geht es 
aber auch immer um niedrige Frequenzen und da helfen keine Tricks, außer 
zu warten.

> Bei Michaels Zähler habe ich leider vorhin die
> Eingangsstufe gekillt :-(.

Schick ihn mir zu, dann flicke ich ihn. Hauptsache der µC lebt noch.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Man könnte den TDC kräftig abkühlen. Eventuell wird dann das Rauschen 
besser.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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m.n. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>
> Schick ihn mir zu, dann flicke ich ihn. Hauptsache der µC lebt noch.

Danke für dein Angebot aber es sieht so aus wie wenn nur der Komparator 
nicht mehr will. Der µC bekommt kein Eingangssignal und wartet darauf um 
die Messung zu starten. Werde mir TLV3501 besorgen und selber 
austauschen.

Ich verstehe es zwar auch nicht ... ich hatte über ein T-Stück den 
Oszillator auf Fref und auf F1 dabei ist mir leider passiert, das ich 
bei F1 Masse und Signal verwechselt habe und dann ging nichts mehr.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Abdul K. schrieb:
> Man könnte den TDC kräftig abkühlen. Eventuell wird dann das Rauschen
> besser.

Naja, es geht dabei darum noch ein wenig mehr aus dem TDC 
herauszukitzeln und da ist eine aufwendige Kühlung nach meiner Meinung 
total oversized.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Man könnte zumindest schauen ob das ein wichtiger Punkt ist oder das 
Rauschen woanders herrührt.

von Mi N. (msx)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Werde mir TLV3501 besorgen und selber
> austauschen.

Gut, das sollte kein Problem sein. Als Zwischenlösung könntest Du auch 
die Eingangsbuchse von F2 verwenden und das Signal hinter dem Inverter 
Pin4 IC13 abgreifen und an Pin1 IC7 legen. Das Eingangssignal sollte 
dann allerdings CMOS-Pegel aufweisen.

Abdul K. schrieb:
> Man könnte zumindest schauen ob das ein wichtiger Punkt ist oder das
> Rauschen woanders herrührt.

Weiter oben ist ja ein Histogramm aus dem Datenblatt abgebildet 
Beitrag "Re: DIY Frequency Counter mit 10 bis 12 Digits?" und unter diesen 
Werten zu bleiben, ist wohl aussichtslos.
Als Option könnte man bei der Schaltung die 3 x D-FF durch schnellere 
Typen ersetzen. Ralph würde sicherlich ECL-Bausteine vorschlagen ;-) Ich 
weiß aber nicht, ob es genauso schnelle Pegelkonverter ECL -> CMOS gibt, 
damit da kein Rauschen durch zu langsame Flanken eingespielt wird, wenn 
die Signale am TDC ankommen.

Aktuell habe ich noch meine erste Schaltung mit TFT-Anzeige mit dem 1 Hz 
Eingangssignal (wie gestern beschrieben) untersucht. Dort ist kein 
TLV3501 vorhanden, sondern nur ein Inverter, um das D-FF mit möglichst 
steilen Flanken anzusteuern. Es zeigen sich die gleichen Schwankungen 
wie zuvor, was mir sagt, daß der Komparator ordentlich arbeitet und das 
Signal aus dem ATmega zu unsauber ist. Eigentlich sollte das auch nicht 
verwundern ;-)

Bei meiner ersten Schaltung hatte ich der Synchronisierlogik noch einen 
eigenen Spannungsregler spendiert und testweise die +Versorgung des 
TDC7200 per LC entkoppelt. Das hat alles nichts gebracht. Um 
Taktprobleme zu vermeiden, hatte ich von Anfang an die Schaltungen so 
aufgebaut, daß µC, Synchronisierung und STM alle synchron zum 10 MHz 
Takt arbeiten. Somit wird auch hier kein Rauschen durch wandernde 
Phasenverschiebung hinzukommen.

Für mich ist es sehr fraglich, den Schaltungsaufwand in die Höhe zu 
treiben, da ein Nutzen keineswegs garantiert ist. Alternativ könnte man 
TDCs anderer Hersteller testen, oder abwarten, ob TI eines Tages 
verbesserte Versionen anbieten kann.

von Ralph B. (rberres)


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Mein Vorschlag wäre MAX9601 als Komperator

D-Flip-Flops würde MC10EL32 oder MC100EL32 ( Gibt es auch bei Ebay )

Und als Gatter MC10EL05 wenn man das schon neu konstruieren will.

Als Pegelkonverter hinter dem letzten Teiler kommt bei mir ein 
MC100ELT21 zum Einsatz. Der ist auch schon ganz schön schnell.

Das mit dem Komperator werde ich als erstes ausprobieren sobald ich die 
Leiterplatten habe. ( Die Komponenten sind mittlerweile angekommen ).

Aber wartet doch erst mal ab ob bei mir der Max9601 bei mir was bringt.

Und ob mein ECL Zähler hinterher wirklich besser geht, ist ja auch noch 
nicht erwiesen.

Vielleicht wird mein Projekt ja auch unter ( Erfahrung gesammelt bringt 
leider nichts ) abgelegt.

Es ist ja einfach ein Versuch.

Ralph Berres

: Bearbeitet durch User
von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Abdul K. schrieb:
> Man könnte zumindest schauen ob das ein wichtiger Punkt ist oder das
> Rauschen woanders herrührt.

Wenn ich mir im meinem Kältespraytest die entsprechenden Daten 
herauspicke
kann ich zwar sehen das die Schwankungen vor maximalen Wirkung des 
Kältespays ruhiger sind aber das schon lange bevor ich gesprüht habe ...
Die beruhigte Phase ist 20s lang und ich habe max 3 bis 4s gesprüht.

Michaels Zähler kann 10Mhz sauber auf 9 Stellen mit einer Messzeit von 
1s  auflösen das sind 1ppb oder 1ns Auflösung oder 1Ghz 
Referenzfrequenz.
Das ist genau so gut wie mein HP5345a oder Ralphs Racal. Und wenn ich 
wirklich mal im Leben die 10 Stellen brauche mittle ich über 10s.


ps. In meinen Punkte-Diagrammen sieht man das die Auflösung >= 10 
kleiner ist als < 10. Das liegt einfach daran das Michael die 
Gesamtstellenzahl rechnet und nicht die Nachkommastellen.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Unverständlich. Wieso sollte Wirkung vor Ursache sein? Hast du mit der 
Metalldose vielleicht die Schaltung unabsichtlich teils 
elektromagnetisch abgeschirmt? Hm. Warum nicht die ganze Anordnung in 
eine Pappkiste und die in einen Metallschrank. Kühltruhe bietet sich 
hier an, wenn gleich auch nicht wegen der Kälte.

Aber ja, praktisch wird man das Ergebnis nie brauchen. Es macht halt 
Spaß gegen die Entropie draußen und im eigenen Kopf anzukämpfen...

Batterieversorgung wäre auch noch ne Idee.

Der Atmel wird mit ziemlicher Sicherheit ne interne PLL mit äußerst 
schlechtem Phasenrauschen haben. So eine Art Schaltung war ja für den 
von Atmel nie vorgesehen.

Es ist ein langwieriger Kampf die allerbestens geeigneten Bauelemente zu 
finden und dann werden sie alsbald abgekündigt...

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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