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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frequenzzähler BG7TBL FA-2 mein Weihnachtsgeschenk ist da ;-)


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


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Nach nur 8 Tagen ist aus China mein neuer Frequenzzähler für 111 € 
angekommen inclusive dem grünen Aufkleber ;-)

Das Gerät hat im Normalmode eine 13 stellige Anzeige und im Statistik 
Mode
15 stellige Anzeige von Messwert, Min, Max, Avg und Max-Min.

1. Versuch ein 10Mhz OCXO gegen den internen TCXO gemessen ergibt 10 
stabile Stellen, mehr hatte ich von dem TCXO nicht erwartet und ich habe 
auch keine verlässlichen Parameter von dem verwendeten OCXO.

2. Versuch den OCXO als externe Referenz gegen sich selbst gemessen 
ergibt rauschfreie 12 Stellen und als Mittelwert 14 stabile Stellen, 
auch nicht schlecht.

Alle Versuche mit 1s Torzeit.

Erster Eindruck positiv und ich kann vielleicht damit endlich meine 50 
OCXO
und meine 8 Rubidium Normale gegeneinander messen und qualifizieren.

Auch im EEV-Blog und bei den TimeNuts wurde der FA-2 nicht als 
Schätzeisen abqualifiziert. Falls noch jemand was zu Weihnachten braucht 
... ich kanns empfehlen.

Weitere Tests werden folgen und dann darf er auch mal gegen Michaels 
TDC7200 Zähler antreten ;-)

Der Zähler basiert scheinbar auf Event Sampling und Statistik ähnlich 
wie der Pendulum CNT-90/91 und nicht auf auf einem TDC. Das bedeutet er 
kann seine Stärken dann entfalten wenn er sehr stabile Frequenzen messen 
soll.

: Bearbeitet durch User
von W.S. (Gast)


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Hans-Georg L. schrieb:
> 2. Versuch den OCXO als externe Referenz gegen sich selbst gemessen
> ergibt rauschfreie 12 Stellen und als Mittelwert 14 stabile Stellen,
> auch nicht schlecht.
>
> Alle Versuche mit 1s Torzeit.

Hmm... 1 Sekunde Torzeit. Also 1 Hz auf 1 kHz ergäbe 3 Stellen, 1 Hz auf 
1 MHz dann 6 Stellen, 1 Hz auf 1 GHz 9 Stellen und du hast 12 
rauschfreie Stellen.

Bemerkenswert.

W.S.

von Detlef _. (detlef_a)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Auch im EEV-Blog und bei den TimeNuts wurde der FA-2 nicht als
> Schätzeisen abqualifiziert. Falls noch jemand was zu Weihnachten braucht


Hi, hast Du einen link zur Besprechung im EEV-Blog, hab nichts gefunden? 
Hab zwar nur ein Rubidiumnormal und zwei OCXO aber die könnte ich ja mal 
messen.

THX
Cheers
Detlef

von Franzl (Gast)


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Ja is denn heut scho Weihnachten?

Viel Spaß

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das chinesisch/englische Handbuch gib es schon bei KO4BB:
http://www.ko4bb.com/manuals/195.243.14.34/BG7TBL_FA-2_Frequency_Counter_Operator_Manual-62519.pdf


>Also 1 Hz auf 1 kHz ergäbe 3 Stellen...
CH1 frequency resolution 1s: 0.0001Hz@10MHz
CH2 frequency resolution 1s: 0.01Hz@1GHz
scheint ein Reziprokzähler zu sein, oder noch etwas raffinierteres, ein 
Altera MAX-II EPM570 CPLD verrichtet anscheinend die Hauptarbeit.

von Peter D. (peda)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Falls noch jemand was zu Weihnachten braucht

Ich frage mich ganz verdutzt, was ich damit anfangen soll.
Braucht man sowas, um sich seinen eigenen GPS-Satelliten zu basteln.
Was wären denn sinnvolle praktische Anwendungen?

von Manno (Gast)


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Peter D. schrieb:

> Hans-Georg L. schrieb:
>> Falls noch jemand was zu Weihnachten braucht
>
> Ich frage mich ganz verdutzt, was ich damit anfangen soll.

Das ist nur etwas für Leute vom Fach.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das ist was für Leute die ihren Wochenend-Familienausflug auf einem 5400 
Fuß hohen Vulkan verbringen um Einsteins Zeitverschiebung nachzuweisen:
http://www.leapsecond.com/great2005/

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Das ist was für Leute die ihren Wochenend-Familienausflug auf einem 5400
> Fuß hohen Vulkan verbringen um Einsteins Zeitverschiebung nachzuweisen

Hier war mal einer aktiv, der hat einen Blöden gesucht, der ihm eine 
Atomuhr auf die Zugspitze schleppt, um aufzuzeigen, daß das alles 
Quatsch ist.

von Detlef _. (detlef_a)


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Peter D. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> Falls noch jemand was zu Weihnachten braucht
>
> Ich frage mich ganz verdutzt, was ich damit anfangen soll.
> Braucht man sowas, um sich seinen eigenen GPS-Satelliten zu basteln.

GPS Satelliten haben Atomuhren an Bord, richtig. Wäre aber bisschen 
schwierig, die eigene hardware in den Orbit zu bringen. Genaue Frequenz 
kannst Du in genauen Ort umrubeln z.B. . Die Rubidium Uhren kommen aus 
GSM Basisstationen, die machen 10^-8. Die Oberklasse bei time-nuts 
betreiben Maser mit 10^-14, ne sekunde in 3Mio Jahren.

> Was wären denn sinnvolle praktische Anwendungen?

:)) , ja was denn, Spass, Fähigkeiten und Wissen soviel Du willst.

Cheers
Detlef

von Arno K. (Firma: advanced microsystems) (radiosonde)


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Peter D. schrieb:
> Ich frage mich ganz verdutzt, was ich damit anfangen soll.

Tja, wer so beginnt braucht eigentlich nicht basteln, oder gar leben, 
warum eigentlich?

> Braucht man sowas, um sich seinen eigenen GPS-Satelliten zu basteln.
> Was wären denn sinnvolle praktische Anwendungen?

Kalibrieren von Oszillatoren, Drift von PLLs, Sat-Kommunikation, 
Dopplershiftexperiemente usw.
Ich bin bei DIESEM Gerät aber etwas skeptisch, für 110 Euro muss es ja 
fast einen Haken haben.

LG

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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Arno K. schrieb:
> Ich bin bei DIESEM Gerät aber etwas skeptisch, für 110 Euro muss es ja
> fast einen Haken haben.

Scheinbar ist der besser, als der Preis erwarten lässt. Ich würde das 
nicht als Mangel betrachten.

von Detlef _. (detlef_a)


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>>>>>>>>>>>>>>
Das ist was für Leute die ihren Wochenend-Familienausflug auf einem 5400
Fuß hohen Vulkan verbringen um Einsteins Zeitverschiebung nachzuweisen:
http://www.leapsecond.com/great2005/
<<<<<<<<<<<<<<<

Ja, das ist ne super Geschichte, schön geschrieben auch. Hat er nochmal 
mit dem Fernsehen dabei gemacht.

>>>>>>>>>>>>>>>>
To keep everything straight I color coded the clocks, cables, and 
counters: red, green, and blue.

As a special treat the kids got Jones Sodas at the beginning of the 
trip; you guess it - fufu berry red, apple green, and bubble gum blue.

Those of you with more than one child will understand why the success of 
a long road trip depends on equality. Three kids, three clocks, three 
sodas.
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

super.

Mit dem neuen Frequenzkamm https://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzkamm 
kriegt man 10^-18 hin. Damit kann man die Dellen im Gravitationsfeld 
nachmessen und Erze oder sowas finden.

reiche Möglichkeiten
Cheers
Detlef

von Arno K. (Firma: advanced microsystems) (radiosonde)


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Thomas E. schrieb:
> Scheinbar ist der besser, als der Preis erwarten lässt. Ich würde das
> nicht als Mangel betrachten.

Von Mangel kann keine Rede sein, allerdings musst du verstehen, dass es 
mich schon etwas skeptisch macht wenn ein Asiate einen 13 Digit Zähler 
für 110Euro anbietet, immerhin schafft ein 53220A "nur" 12 Stellen, und 
kostet 2.7k.

LG

von m.n. (Gast)


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Arno K. schrieb:
> Von Mangel kann keine Rede sein, allerdings musst du verstehen, dass es
> mich schon etwas skeptisch macht wenn ein Asiate einen 13 Digit Zähler

Das relativiert sich, wenn Du das Handbuch liest:
Beitrag "Re: Frequenzzähler BG7TBL FA-2 mein Weihnachtsgeschenk ist da ;-)"

Als Basis dient wohl ein reziproker Zähler, der mit 100 MHz Referenztakt 
8 Digits/s liefert. Das ergibt aus den Angaben zum Frequenzbereich 1 Hz 
- 99 kHz. Zwischen den einzelnen Messungen gibt es Verschnaufpausen von 
0,1 bzw. 0,3 s: 
https://www.eevblog.com/forum/metrology/bg7tbl-fa1-frequency-analyzer/msg2710622/#msg2710622

Bei höheren Frequenzen mit entsprechend vielen Ereignissen wird die 
höhere Auflösung wohl per statistischer Bewertung erreicht:
Hans-Georg L. schrieb:
> Der Zähler basiert scheinbar auf Event Sampling und Statistik ähnlich
> wie der Pendulum CNT-90/91 und nicht auf auf einem TDC. Das bedeutet er
> kann seine Stärken dann entfalten wenn er sehr stabile Frequenzen messen
> soll.

Soweit ich es gesehen habe ist auf dem Board ein ATmega328 bestückt; die 
Hauptarbeit leistet wohl das CPLD. Ein großes RAM oder ein schneller 
Prozessor sind nicht vorhanden.

Man muß auf keinen hohen Berg steigen, um die Feinheiten der großen 
Auflösung zu erkennen: 
https://www.eevblog.com/forum/metrology/bg7tbl-fa1-frequency-analyzer/msg2725914/#msg2725914

Ich bin gespannt, was Hans-Georg als Erfahrungen noch zu berichten weiß.

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


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W.S. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> 2. Versuch den OCXO als externe Referenz gegen sich selbst gemessen
>> ergibt rauschfreie 12 Stellen und als Mittelwert 14 stabile Stellen,
>> auch nicht schlecht.
>>
>> Alle Versuche mit 1s Torzeit.
>
> Hmm... 1 Sekunde Torzeit. Also 1 Hz auf 1 kHz ergäbe 3 Stellen, 1 Hz auf
> 1 MHz dann 6 Stellen, 1 Hz auf 1 GHz 9 Stellen und du hast 12
> rauschfreie Stellen.
>
> Bemerkenswert.
>
> W.S.

Das waren natürlich keine Langzeitwerte sondern nur eine erste 
Begutachtung und sollte mir eventuelle interne Fehler zeigen.

Habe jetzt mal ein 20Mhz Rubidium Normal mit der eingebauten Referenz, 
das soll tatsächlich auch ein OCXO sein, gemessen. Nach 5000 sec bekomme 
ich mit der eingebaute Statistik eine Abweichung (Max-Min) von 0,002690 
Hz angezeigt. Das wären dann etwas weniger wie 12 Stellen. Laut 
Datenblatt sollte er 11 Stellen bei 1s Messzeit können und das macht er 
bisher.

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


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Detlef _. schrieb:
> Hi, hast Du einen link zur Besprechung im EEV-Blog, hab nichts gefunden?
> Hab zwar nur ein Rubidiumnormal und zwei OCXO aber die könnte ich ja mal
> messen.

Ist ein mix aus FA-1 und FA-2
https://www.eevblog.com/forum/metrology/bg7tbl-fa1-frequency-analyzer/

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


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Peter D. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> Falls noch jemand was zu Weihnachten braucht
>
> Ich frage mich ganz verdutzt, was ich damit anfangen soll.
> Braucht man sowas, um sich seinen eigenen GPS-Satelliten zu basteln.
> Was wären denn sinnvolle praktische Anwendungen?

Wenn man OCXOs und Rubidium Normale mit unbekanntem Zustand hat und 
gerne wissen möchte ob die was taugen, braucht man schon so eine hohe 
Auflösung.

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


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m.n. schrieb:
> Als Basis dient wohl ein reziproker Zähler, der mit 100 MHz Referenztakt
> 8 Digits/s liefert. Das ergibt aus den Angaben zum Frequenzbereich 1 Hz
> - 99 kHz. Zwischen den einzelnen Messungen gibt es Verschnaufpausen von
> 0,1 bzw. 0,3 s:
> 
https://www.eevblog.com/forum/metrology/bg7tbl-fa1-frequency-analyzer/msg2710622/#msg2710622
>
> Bei höheren Frequenzen mit entsprechend vielen Ereignissen wird die
> höhere Auflösung wohl per statistischer Bewertung erreicht:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> Der Zähler basiert scheinbar auf Event Sampling und Statistik ähnlich
>> wie der Pendulum CNT-90/91 und nicht auf auf einem TDC. Das bedeutet er
>> kann seine Stärken dann entfalten wenn er sehr stabile Frequenzen messen
>> soll.
>
> Soweit ich es gesehen habe ist auf dem Board ein ATmega328 bestückt; die
> Hauptarbeit leistet wohl das CPLD. Ein großes RAM oder ein schneller
> Prozessor sind nicht vorhanden.
> Ich bin gespannt, was Hans-Georg als Erfahrungen noch zu berichten weiß.

Ich nehme mal an das du der M.N bist von dem ich auch einen Zähler in 
der gleichen Grössenordnung habe ;-)

Ich weiss nicht genau wie die Dinger funktionieren, aber 10Mhz mit 11 
Stellen messen bedeutet 100ps Auflösung. Das kann dein Zähler mit dem 
TDC7200. Aber nur über Mittelwertbildung, mehr dürfte mit einem ATmega 
ja nicht drin sein, von 8 auf 11 Stellen hochrechnen ... ich weiss nicht 
...

Wir werden sehen ;-)

von m.n. (Gast)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Ich nehme mal an das du der M.N bist von dem ich auch einen Zähler in
> der gleichen Grössenordnung habe ;-)

Ja, ja. Meistens mache ich mich ganz klein ;-)


> Ich weiss nicht genau wie die Dinger funktionieren, aber 10Mhz mit 11
> Stellen messen bedeutet 100ps Auflösung. Das kann dein Zähler mit dem
> TDC7200. Aber nur über Mittelwertbildung, mehr dürfte mit einem ATmega
> ja nicht drin sein, von 8 auf 11 Stellen hochrechnen ... ich weiss nicht
> ...

100 ps (1E-10 s) bei 10 MHz ergibt 10 Stellen/s; die '1' vorneweg sagt 
nichts aus. Bei dem Wert von 9.999 999 999 MHz wird dies deutlicher.
Mich wundert Deine 5000 s Messung etwas, die nur einen Mittelwert von 12 
Stellen liefert. Da hat der ATmega wohl kein hinreichend langes 
Gedächtnis, denn mit 100 ps Auflösung reichen auch 100 s Gesamtmesszeit 
für 12 gültige Stellen - egal, ob man 100 s wartet oder 100 10-stellige 
Messungen mittelt, sofern die Zwischenergebnisse nicht beschnitten 
werden. Bei 5000s bekommt man ja fast 14 Stellen.

Mich würde interessieren, wie die Ergebnisse bei 1 pps Signalen 
aussehen, und ob 1 Hz die absolute Untergrenze ist und was angezeigt 
wird, wenn die Frequenz darunter liegt. Kommt dann irgendwann ein 
Timeout?

> Wir werden sehen ;-)

Ich bin gespannt ;-)

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


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Michael, ich habe im Moment so viele offene Baustellen ...
und mit 70 ist man nicht mehr der schnellste ;-)

ich habe die Kiste mal aufgeschraubt ..
Da ist wirklich nicht mehr als ein ATMega328, ein MAXII EPM570 Cpld und 
ein 10Mhz OCXO drin. Und auch nichts was aus den 10Mhz 100Mhz macht. Das 
würde aber bedeuten es ist ein 7 stelliger Zähler mit Mittelwertbildung 
oder ?

Da habe ich mich vielleich ein wenig blenden lassen von der Aussage bei 
TimeNuts das der nur etwa 10 fach schlechter sein soll wie der TICC und 
im EEV Blog hat sogar der Programmierer von "Lady Heather" sein Programm 
daran angepasst.

Der TICC ist ein anderes Messprinzip, der teilt die 10Mhz vom Eingangs 
und Referenzsignal herunter auf 1pps und misst dann die 
Phasenverschiebung mit Hilfe von 2 TDC7200 (mode 2), ein paar FlipFlops 
und einem Arduino. Durch das Herunterteilen und den TDC gewinnt der 
seine gute Auflösung ist aber nicht für beliebige Frequenzen geeignet. 
Gibt es als Sketch aber nicht gerade billig, dafür getestet und 
abgeglichen.

von Detlef _. (detlef_a)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Detlef _. schrieb:
>> Hi, hast Du einen link zur Besprechung im EEV-Blog, hab nichts gefunden?
>> Hab zwar nur ein Rubidiumnormal und zwei OCXO aber die könnte ich ja mal
>> messen.
>
> Ist ein mix aus FA-1 und FA-2
> https://www.eevblog.com/forum/metrology/bg7tbl-fa1-frequency-analyzer/

Ah, den thread kenn ich. Ich dachte, der EEVBlog Meister selbst hätte 
ein Video gemacht.

Um ein 10MHz Signal bis auf 7 Stellen genau zu kennen muss man nicht 
eine Sekunde warten. Es gibt sehr viele andere Möglichkeiten, Frequenzen 
schneller genau zu messen. Je länger man mißt umso genauer wir natürlich 
die Messung (tendenziell zumindest), aber das Verfahren und die Referenz 
spielen eine Rolle neben der Messzeit.

Mathematisch bestimme ich die Frequenz eines Sinus aus drei 
Abtastwerten.

Cheers
Detlef

von m.n. (Gast)


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Detlef _. schrieb:
> Mathematisch bestimme ich die Frequenz eines Sinus aus drei
> Abtastwerten.

In einem Frequenzzähler ist spätestens nach der Eingangsstufe Schluß mit 
"sinus", abgesehen davon, daß die Anforderungen an den ADC bei zig MHz 
nicht gering sein dürften. Ein 10-stelliges Ergebnis wird es dennoch 
nicht werden.

Aber mich würde sehr interessieren, wie Du aus sehr vielen ungenauen 
Einzelmesswerten eine höhere Auflösung herauskitzelst als es eine 
einfache Mittelwertbildung schafft. Lineare Regression war bei meinen 
Tests bislang nicht berauschend, oder ich habe zu früh aufgegeben.

Hans-Georg L. schrieb:
> ich habe die Kiste mal aufgeschraubt ..
> Da ist wirklich nicht mehr als ein ATMega328, ein MAXII EPM570 Cpld und
> ein 10Mhz OCXO drin. Und auch nichts was aus den 10Mhz 100Mhz macht.

Ich kenne mich mit CPLDs nicht weiter aus. Mag sein, daß dort eine PLL 
oder eine andere Möglichkeit versteckt sind, den angelegten Takt zu 
vervielfachen. Vielleicht gibt es auch noch Tricks, durch 
Gatterlaufzeiten höhere Auflösungen zu erreichen, oder es ist ein 
analoger Interpolator vorhanden, der nach außen nur durch wenige 
SMD-Bauteile erkennbar wäre.
Mal sehen, ob bei EEVblog noch Erkenntnisse dazu auftauchen.

von Harald W. (wilhelms)


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Thomas E. schrieb:
> Christoph db1uq K. schrieb:
>> Das ist was für Leute die ihren Wochenend-Familienausflug auf einem 5400
>> Fuß hohen Vulkan verbringen um Einsteins Zeitverschiebung nachzuweisen
>
> Hier war mal einer aktiv, der hat einen Blöden gesucht, der ihm eine
> Atomuhr auf die Zugspitze schleppt, um aufzuzeigen, daß das alles
> Quatsch ist.

Nun, für die PTB ist das sozusagen tägliche Praxis, wenn sie
Ihre Atomuhr mit der Atomuhr der US-Amerikaner, die ca. 1600m
höher in Boulder steht. Da man die Zeitdilatation genau berech-
nen kann, werden beim Uhrenvergleich entsprechende Korrektur-
faktoren verwendet.

von Detlef _. (detlef_a)


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m.n. schrieb:
> Detlef _. schrieb:
>> Mathematisch bestimme ich die Frequenz eines Sinus aus drei
>> Abtastwerten.
>
> In einem Frequenzzähler ist spätestens nach der Eingangsstufe Schluß mit
> "sinus", abgesehen davon, daß die Anforderungen an den ADC bei zig MHz
> nicht gering sein dürften. Ein 10-stelliges Ergebnis wird es dennoch
> nicht werden.
>
> Aber mich würde sehr interessieren, wie Du aus sehr vielen ungenauen
> Einzelmesswerten eine höhere Auflösung herauskitzelst als es eine
> einfache Mittelwertbildung schafft.

Ja, ich sprach von einem mathematischen Sinus. Wie man den aus drei 
Abtastwerten (lieber mehr) berechnet habe ich in 
Beitrag "Frequenz, Amplitude und Phase eines Sinussignals bestimmen" beschrieben.

Oberwellen im Sinus beeinträchtigen das Ergebnis sehr stark. Ich messe 
kontinuierlich die Netzfrequenz, die Oberwellen müssen raus, sonst ist 
die Genauigkeit von 4 Nachkommastellen nicht möglich.

Das Amplitudenrauschen spielt eine geringere Rolle, der Einfluß des 
Phasenrauschen des Abtasttaktes ist mir unbekannt.

>>>>>>
Lineare Regression war bei meinen
> Tests bislang nicht berauschend, oder ich habe zu früh aufgegeben.

Ja, zu früh aufgegeben, probier nochmal, das klappt.

Cheers
Detlef

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


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m.n. schrieb:
> Ich kenne mich mit CPLDs nicht weiter aus. Mag sein, daß dort eine PLL
> oder eine andere Möglichkeit versteckt sind, den angelegten Takt zu
> vervielfachen. Vielleicht gibt es auch noch Tricks, durch
> Gatterlaufzeiten höhere Auflösungen zu erreichen, oder es ist ein
> analoger Interpolator vorhanden, der nach außen nur durch wenige
> SMD-Bauteile erkennbar wäre.
> Mal sehen, ob bei EEVblog noch Erkenntnisse dazu auftauchen.

Keine PLL, keine Phasenverschobene Takte, keine Laufzeitgeschichten wie 
in FPGAs im CPLD. Auch keine Verdopplung und dann die 5. Oberwelle 
ausfiltern erkennbar. Ich kann ja mal mit dem Oszi die Pins des CPLD 
testen.

Mit dem TDC7200 beschäftige ich mich auch schon länger und habe ein paar 
Experimente gemacht. Siehe: 
Beitrag "Versuche mit TDC7200"

Da war der Gedanke die "single shot" Auflösung durch mehrere Stops zu 
erhöhen. Das hat sich nicht bestätigt weil die Schwankungen bei längeren 
Laufzeiten mehr ausmachen als sie zur Mittelung beitragen können. Aber 
man kann mit dem TDC7200 im ms Takt samplen und dann darauf mitteln oder 
Regression machen. Da muss aber auch die Eingangsfrequenz mit spielen 
;-)

Auch das mitteln zwischen 2 chips bringt nicht das erwünschte halbe bit 
mehr, deshalb habe ich auch keine weiteren paralleschaltungen verfolgt.

von Larry (Gast)


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> Ich messe
> kontinuierlich die Netzfrequenz, die Oberwellen müssen raus, sonst ist
> die Genauigkeit von 4 Nachkommastellen nicht möglich.

Ich habe mir vor droellfzig Jahren mal einen Frequenzzaehler fuer
den Abgleich von (Musik-)Synthesizern gebaut. Reziprokzaehler
schieden damals aus Aufwandsgruenden deutlich aus und mit dem zu
der Zeit verfuegbaren U126D konnte man vierstellige Zaehler mit
Ueberlaufbit sehr einfach zusammenbauen.

Um trotz kurzer Messzeit (z.B. 0.1 s) auf eine Aufloesung von
0.1 Hz zu kommen, habe ich dem Zaehler einen PLL-Vervielfacher
(x10, x100) mit einem 4046 spendiert. Vermutlich wirkt sich die
PLL auch wohltuend auf im Signal vorhandene Stoersignale aus.

Damit liesse sich die hochgenaue Messung der Netzfrequenz
sicher mit einem Vervielfachungsfaktor von 10000 und einer
besseren PLL 74HC4046 relativ einfach loesen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>Mit dem neuen Frequenzkamm https://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzkamm ...

Das sieht mir aus wie die optische Version des guten alten 
Sampling-Oszilloskops. Eine hohe Frequenz wird mit periodischen 
Abtastimpulsen herunter gemischt. Spektral gesehen haben periodische 
Impulse ein Kammspektrum.

von Peter D. (peda)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Wenn man OCXOs und Rubidium Normale mit unbekanntem Zustand hat und
> gerne wissen möchte ob die was taugen, braucht man schon so eine hohe
> Auflösung.

Und was bastele ich dann mit den Rubidium Normalen?

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


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m.n. schrieb:
>
> Mich würde interessieren, wie die Ergebnisse bei 1 pps Signalen
> aussehen, und ob 1 Hz die absolute Untergrenze ist und was angezeigt
> wird, wenn die Frequenz darunter liegt. Kommt dann irgendwann ein
> Timeout?
>

Ich habe mal einen Funktionsgenerator genommen und 1Hz, Rechteck, 1V 
eingestelt.

Anzeige vom FA-2 ist 9 Stellig wobei die letzten 6 Stellen Hausnummern 
sind. Das kann aber auch an meinem Generator liegen.

Wenn ich weiter herunter fahre wird ab ca 0,6 Hz die Anzeige nur noch 
alle 10s aktualisiert und bei ca 0,3 Hz gibt er auf und zeigt 0 an.

von Marek N. (bruderm)


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Cooles Teil!
Kannte ich noch nicht.
Konntest du schon was mit der USB-Schnittstelle anfangen?

Beste Grüße, Marek

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Im Handbuch steht zur USB-Schnittstelle nur:
"With USB port, connect to PC, data compact HP53131 mode"
"USB port, chip is FT232RL, usb driver available from ftdi web site"
"Usb print port connect to PC,usb chip is FT232RL."
"Default baud rate is 9600bps, ascii encoding "

Der HP35131A hatte noch kein USB, sondern GPIB
https://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5967-6039EN.pdf

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


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Nachtrag ...

Habe auch mal die eingebaute Statistik bemüht ...

Generator zeigt 0,610 Hz an.

FA-2 Statistik Anzeige nach 350s.
Fin 0,633 938 8
Avg 0,632 979 2
Max 0,633 344 0
Min 0,632 639 2
P-P 0,000 704 7  (Max-Min)

nach ca 550s kam plötzlich ein Sprung des Maximalwertes.
Fin 0,633 943 4
Avg 0,634 234 2
Max 1,329 314 2
Min 0,632 639 2
P-P 0,696 675 2

So etwas ähnliches hatte ich gestern auch mal mit den 10 MHz und der 
Statistik. Das könnte ein Software Fehler im Gerät sein.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Die Bezeichnung "compact mode" kommt beim HP nicht vor
http://pck338-242.feld.cvut.cz/sites/default/files/Counter_Agilent_53131A.pdf
es gibt nur die Unterscheidung GPIB-talker/listener oder talk only

Gibt es zum Gerät noch ein ausführlicheres Handbuch als die 17 Seiten?

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


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Usb eingesteckt ...
wird mit FTDIBUS/COMPORT&VID_0403&PID_6001 angemeldet
aber Windows findet keinen Treiber dafür ...
Da könnte ein FTDI Fake drin sein und FTDI hat sich wieder etwas 
einfallen lassen. Die Killer App ist es nicht, da würde die PID auf 0000 
gesetzt sein.
Das gleiche Problem mit einem China USB-RS232 Platinchen.

Plötzlich gehts doch :-)

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


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Hans-Georg L. schrieb:
> So etwas ähnliches hatte ich gestern auch mal mit den 10 MHz und der
> Statistik. Das könnte ein Software Fehler im Gerät sein.

Zu 1 Hz Messungen ist im EEVblog ebenfalls eine Störung beschrieben, die 
dort mit "1/11 Hz bug" bezeichnet wird: 
https://www.eevblog.com/forum/metrology/bg7tbl-fa1-frequency-analyzer/msg2725202/#msg2725202 
Da könnte die untere Grenzfrequenz eine Rolle spielen.

Daß es bei Dir auch mit 10 MHz Signal zu Störungen kommt, ist nicht in 
Ordnung. Bei solchen Aussetzern würde ich vermuten, daß irgendwo die 
Synchronisierung nicht sichergestellt ist. Ich denke, daß der Wurm dabei 
im CPLD sitzt. Nicht schön.

Peter D. schrieb:
> Und was bastele ich dann mit den Rubidium Normalen?

Es ist m.E. nie verkehrt, nach optimalen Lösungen zu suchen. Auch wenn 
höchste Auflösungen nur in speziellen Fällen benötigt werden, ist es 
doch von Vorteil, wenn die Meßtechnik genauer arbeitet als die zu 
untersuchende Schaltung. Wenn die Meßgeräte dann noch zu einem geringen 
Preis zur Verfügung stehen, ist es auch "Bastlern" möglich genauer 
hinzusehen.

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


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m.n. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> So etwas ähnliches hatte ich gestern auch mal mit den 10 MHz und der
>> Statistik. Das könnte ein Software Fehler im Gerät sein.
>
> Zu 1 Hz Messungen ist im EEVblog ebenfalls eine Störung beschrieben, die
> dort mit "1/11 Hz bug" bezeichnet wird:
> 
https://www.eevblog.com/forum/metrology/bg7tbl-fa1-frequency-analyzer/msg2725202/#msg2725202
> Da könnte die untere Grenzfrequenz eine Rolle spielen.

Diese FA-1 Bug hatte ein bestimmtes Muster das ich nicht beobachtet habe 
und soll beim FA-2 behoben sein.

Lustigerweise gibt er die Daten unter einem Hz nicht auf der Seriellen 
Schnittstelle aus.

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


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Erste Ergebnisse .

Ich habe ein Rubidum, 20 Minuten, mit der internen Referenz gemessen und 
mit HTerm mitgeschrieben.

Die ausgelesen Statistik sagt :
AVG:0020000000.124030095 Hz
MAX:0020000000.125195983 Hz
MIN:0020000000.122685948 Hz
P-P:0000000000.002510035 Hz

Das stimmt so mit der Kurve überein. Maximale Differenz 2,51 mHz
Im 2. Bild habe ich noch eine lineare Regression (rot) und gleitender 
Mittelwert über 10s (gelb) hinzugefügt.

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


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Eine ADEV über die Messwerte sieht nicht gerade super stabil aus ...

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


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Nach weiteren Versuchen ... über Nacht und Heute ...

Ich habe mich mit einer Stelle in den ersten Posts verzählt, m.n hat 
mich da korrigiert :-). Also nichts mit 12 stellen ;-)

Der Zähler ist auf jeden Fall gut für 10 Stellen.
Mit rauschamen Signal und im temperierten Labor sind bestimmt auch 11 
Stellen drin. Zugluft und Drift verändern schon die 10 Stelle. Der 
Trigger ist auch sehr empfindlich auf Störungen.
Viel besser kann ich auch nicht messen, mein Rubiduim soll eine Drift 
von +/-4x10^-11 / Monat haben und ist nicht besonders rauscharm.

Und ich denke das ist mehr als genug für den Preis, wenn man bedenkt das 
dafür bei ebay uralte TTL Zähler über den virtuellen Ladentisch gehen 
;-)

Mein HP5345A ist sauschwer, braucht einen haufen Strom und ist laut. Den 
werfe ich nur noch sehr, sehr selten an. Hat dafür 2 Kanäle, kann nicht 
nur Frequenzen messen und den besseren OCXO.

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


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Hier noch die letzte Messung über 1h, da habe ich den Zähler in ein 
Handtuch gewickelt und keine Tür oder Fenster mehr aufgemacht ;-)

: Bearbeitet durch User
von Larry (Gast)


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> Und ich denke das ist mehr als genug für den Preis, wenn man bedenkt das
> dafür bei ebay* uralte TTL Zähler über den virtuellen Ladentisch gehen
> ;-)

Ich habe fuer meinen HP5300B/5308A etwas knapp ueber 20 Eu ausgegeben.
Ich wuesste nicht warum ich den Chinesen 111 Eu fuer:

> ist 9 Stellig wobei die letzten 6 Stellen Hausnummern sind

zahlen sollte.
2 Eingaenge fuer A/B-Frequenzmessungen, A/B-Zeitmessungen und luefterlos
inklusive.

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


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Freu dich, da hast du Glück gehabt das sind keine üblichen 
Gebrauchtpreise für ein Gerät wo HP draufsteht.

Aber ich bin mir noch nicht sicher mit meinen gemessenen Werten. Die 
ADEV sind viel zu hoch. Im EEV Blog gibt es einen neuen Post und der hat 
viel bessere Werte gemessen (10^-11 bei 1s).
Habe die Kiste nochmal aufgeschraubt, und sie hat einen SIS5351A VCO mit 
PLL bis 200Mhz drin. Es sind auch keine ICS unkenntlich gemacht, so wie 
scheinbar beim FA-1.


Und dann solltes du Zitate nicht entstellen ...

> ist 9 Stellig wobei die letzten 6 Stellen Hausnummern sind

Bezieht sich auf die Messungen von <1Hz mit einem Analogen 
Funktionsgenerator,

: Bearbeitet durch User
von Larry (Gast)


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> nicht entstellen

Da muss man nichts entstellen. Das angezeigte Ergebnis entspricht dem,
was man damit an typischer Elektronik messen kann.

Meine OCXOs habe ich bei passender Gelegenheit gegen einen
Wasserstoff-Maser abgeglichen.
Da darf es ja gerne etwas mehr sein. Aber sonst?

Rubidiumnormale brauche ich nicht.

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


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Normal sterbliche müssen sich halt mit solcher Elektronik herum schlagen 
;-)

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


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Wahrscheinliches Messprinzip des FA-2.

SIS5351A konvertiert die 10Mz auf 100Mhz. Die Auflösung wir durch 
Verzögerungsglieder (MAX II LCELL) und FlipFlops weiter erhöht. Prinzip 
wie bei den FPGA Lösungen. Die Verzögerungskette wird/wurde 
wahrscheinlich kalibriert und im EEProm gespeichert. Die Frage ist da 
nur werden die Geräte bei der Fertigung individuell kalibriert oder 
wurde nur einmalig eine typische Kennlinie aufgenommen.

Siehe: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/276/1/012123

von Arno K. (Firma: advanced microsystems) (radiosonde)


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Hans-Georg L. schrieb:
> Normal sterbliche müssen sich halt mit solcher Elektronik herum schlagen
> ;-)

Ageh, ich hab meinen 5342A zB. für weit unter 200€ aus den USA 
gekauft....man muss halt geduldig sein.

LG

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>SIS5351A
gibt es auch einen SIS... oder ist das ein Schreibfehler?
https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/Si5351-B.pdf
ohne das 2. S

Die Preise für HP sind in den letzten Jahren ziemlich gefallen. Wenn ich 
bedenke was ich für meinen alten Krempel noch bezahlt habe.

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


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Christoph db1uq K. schrieb:
>>SIS5351A
> gibt es auch einen SIS... oder ist das ein Schreibfehler?
> https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/Si5351-B.pdf
> ohne das 2. S
Sorry Schreibfehler

Und auch die OCXO sind besser und billiger geworden ...

Einen OCXO mit 0.01 ppb bei einem tau von 1s + Zähler mit Statistik und 
6Ghz Vorteiler fertig in einem Gehäuse, für 110€, das hätte vor 10 
Jahren keiner für möglich gehalten.

Datenblatt des verwendeten OCXO 
http://www.xtal.cc/UploadFiles/Product/20161101163222_40783.pdf

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


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Arno K. schrieb:
> Hans-Georg L. schrieb:
>> Normal sterbliche müssen sich halt mit solcher Elektronik herum schlagen
>> ;-)
>
> Ageh, ich hab meinen 5342A zB. für weit unter 200€ aus den USA
> gekauft....man muss halt geduldig sein.
>
> LG

Und wieviel Stellen löst deiner 10Mhz bei 1s Messzeit auf und mit 
welcher Genauigkeit ?

Meinen HP5345A habe ich auch für knapp unter 100€ mit der OCXO Option in 
DE bekommen und der hat "nur" 9 Stellen. Das reicht normalerweise völlig 
aus aber leider nicht wenn man andere OCXO und Rubidium untersuchen 
möchte.

von m.n. (Gast)


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Detlef _. schrieb:
>> Lineare Regression war bei meinen
>> Tests bislang nicht berauschend, oder ich habe zu früh aufgegeben.
>
> Ja, zu früh aufgegeben, probier nochmal, das klappt.

Durch Deine Aufmunterung habe ich eine neue Version aufgesetzt. Aber bei 
der Messung von 10 MHz mit 200 kS/s und lin. Regression hat sich das 
bislang 8-stellige Ergebnis (reziproke Messung mit Fref = 216 MHz und 1 
s Messdauer) nicht merklich verbessert.
Bei der Geraden "y = a + b * y" wackelt "a" um den Nullpunkt herum (+/- 
10e-6) und die Steigung "b" entspricht dem Verhältnis Fref/Fin. Die 
Regressionsberechnung scheint damit plausibel zu sein.

Da muß ich mir wohl ein anderes Weihnachtsgeschenk suchen :-(

von Detlef _. (detlef_a)


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m.n. schrieb:
> Detlef _. schrieb:
>>> Lineare Regression war bei meinen
>>> Tests bislang nicht berauschend, oder ich habe zu früh aufgegeben.
>>
>> Ja, zu früh aufgegeben, probier nochmal, das klappt.
>
> Durch Deine Aufmunterung habe ich eine neue Version aufgesetzt. Aber bei
> der Messung von 10 MHz mit 200 kS/s und lin. Regression hat sich das
> bislang 8-stellige Ergebnis (reziproke Messung mit Fref = 216 MHz und 1
> s Messdauer) nicht merklich verbessert.
> Bei der Geraden "y = a + b * y" wackelt "a" um den Nullpunkt herum (+/-
> 10e-6) und die Steigung "b" entspricht dem Verhältnis Fref/Fin. Die
> Regressionsberechnung scheint damit plausibel zu sein.
>
> Da muß ich mir wohl ein anderes Weihnachtsgeschenk suchen :-(

Ja sorry, ich hatte Deinen Term 'lineare Regression' missverstanden, und 
zwar weil ich die hier
Beitrag "Frequenz, Amplitude und Phase eines Sinussignals bestimmen"
auch verwende, aber um die Kurvenform zu fitten.

Vllt. liegt Deine schwankende Frequenz an der Referenz, für 10^-8 könnte 
es schon ein Rubidiumnormal sein.

Cheers
Detlef

von m.n. (Gast)


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Detlef _. schrieb:
> Vllt. liegt Deine schwankende Frequenz an der Referenz, für 10^-8 könnte
> es schon ein Rubidiumnormal sein.

Um das reine Messverfahren zu bewerten, habe ich die 10 MHz 
Referenzfrequenz gemessen. Abs. Genauigkeit bzw. Driften sind somit 
ausgeklammert.
Und auch an der Hardware (Jitter) wird es nicht liegen, da Messungen mit 
einem zusätzlichen TDC7200 zwei Stellen mehr Auflösung/Genauigkeit 
liefern.

Im Prinzip ist die lineare Regression ja einleuchtend, nur selber 
bekomme ich Ergebnisse die nur minimal besser sind als der Mittelwert 
über alle Messpunkte.
Beim vorliegenden FA-2 scheint es ja bessere Ergebnisse zu geben, die 
mit steigender Eingangsfrequenz höher aufgelöst werden. Da dort ein 
schnelles CPLD arbeitet, ist es denkbar, daß dort alle Eingangsimpulse 
<= 200 MHz direkt summiert, multipliziert und quadriert werden. Es 
müssen ja nur Integer-Werte sein. Dafür braucht dann am Ende der Messung 
der ATmega einige Zeit, die Zwischenwerte auf's Endergebnis umzurechnen.

Falls Du noch eine andere Idee haben solltest, sag Bescheid. Das würde 
ich allein schon aus Neugierde testen ;-)
Vielleicht kommen auch von Hans-Georg noch erklärende Details.

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


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Bei meinen Versuchen mit dem TDC7200 habe ich deutlich besser Ergebnisse 
mit der Excel Trend Analyse (lineare Regression) wie mit dem Mittelwert 
bekommen. Von daher habe ich auch keine Ahnung warum es bei dir nicht 
klappt. Vielleich ist es der Jitter in den 216Mhz, der dürfte sich ja 
nicht aufheben. Die <100ps im Datenblatt halte ich in der Zwischenzeit 
eher für Wunschdenken.

Zum Fa-2 habe ich mal einen groben Schaltplan der Hauptkomponenten 
gezeichnet. Mit diesem CPLD wird keine Mathematik gemacht, dafür ist es 
zu schmalbrüstig. Dort werden nur die 10ns vom 100Mhz Referenztakt in 
32(?) Stücke über Verzögerungsglieder und FF zerlegt. Das entspricht 
dann einem Takt von 3,2GHz. Dafür wird die carry-chain der 1 Bit adder 
einer zelle benutzt und die sind a.) nicht exakt gleich und b.) 
Temperatur und Spannungsabhängig. Das könnte man für einen Punkt 
ausmessen und im EEProm ablegen und vom ATMega berücksichtigen lassen. 
Mehr Mathematik ist da nicht drin.

Und dazu gibts noch Messungen:
1.) Noise Test mit externer Rb Referenz
2.) Noise test mit interner OCXO Referenz
3.) Rb gegen internen OCXO gemessen.

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


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Hans-Georg L. schrieb: am 22.11.2019 17:33

> Hier noch die letzte Messung über 1h, da habe ich den Zähler in ein
> Handtuch gewickelt und keine Tür oder Fenster mehr aufgemacht ;-)

Das war entweder eine Fehlbedienung oder STable32 kommt mit dem 
Zahlenformat nicht klar. Diese Diagramme sind Blödsinn ;-)

: Bearbeitet durch User

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