Liebe Forenmitglieder,
ich kenne mich in der Richtung noch nicht aus und suche gerade nach
Oszillatoren für eine Anwendung bei der eine hohe Stabilität
erforderlich ist. Dabei ist es nicht so schlimm, wenn die Frequenz nicht
exakt der angegebenen Frequenz (gewünscht ist ein ganzer Teiler von
100MHz) ist, aber sie sollte möglichst stabil sein. Hauptsächlich wird
nur die Stabilität im Bezug zur Temperatur gegeben. Ist das denn
überhaupt der ausschlaggebende Faktor, oder gibt es zwischen
verschiedenen Arten von Oszillatoren noch grundsätzliche Unterschiede
die da wichtiger sind? Ich blicke gerade bei all den verschiedenen
Angaben nicht mehr durch, was da eigentlich relevant ist.
Ich habe beispielsweise mal zwei rausgesucht, einen TCX und einen OXCO:
https://www.mouser.de/ProductDetail/81-XTCLH20M000CHJA0Phttps://www.mouser.de/ProductDetail/815-AOCJYR-20M5627
Der TCX soll eine Stabilität von 280ppb haben, der OXCO 20ppb, jedoch
bei beiden nur angegeben über den Temperaturbereich. Gibt es außerdem
noch Vorteile des OXCOs? Gibt es eine bessere Alternative, die ich
übersehen habe?
Klaus schrieb:> jedoch> bei beiden nur angegeben über den Temperaturbereich
Brauchst du denn einen grösseren Temperaturbereich als angegeben? Einen
Oszillator, der bei JEDER Temparatur stabil ist gibt es nicht, die sind
für ihren Temperaturbereich optimiert.
Georg
Wo so oft hat auch dieser TO Wischi-Waschi-Anforderungen
genannt statt harte Fakten bzw Daten anzugeben.
Klaus schrieb:> aber sie sollte möglichst stabil sein.
Klaus schrieb:> eine Anwendung bei der eine hohe Stabilität erforderlich ist
Wer eine Anwendung hat die wirklich eine "hohe" Stabilität fordert, weiß
was er braucht. Ich schätze du brauchst keine "hohe" Stabilität, sondern
denkst nur dass du sie bräuchtest.
Klaus schrieb:> für eine Anwendung bei der eine hohe Stabilität> erforderlich ist.
Ich sage mal so: das ist das allgemeine trollige Geplänkel
um hier ein bisschen Leben in die uc.net Bude zu bringen.
Denn man könnte ja einfach sagen um was für eine anspruchs-
volle Anwendung es sich handelt.
Entweder "man" weiss es selbst nicht oder die Anwendung ist
so banal dass der Thread sofor tot läuft da die Anforderung
total daneben ist.
Paul schrieb:> Was für Anwendung?Kunibert schrieb:> Ich schätze du brauchst keine "hohe" Stabilität, sondern> denkst nur dass du sie bräuchtest.
Es geht um die Synchronisation von Diagnostiken an einem gepulsten
Lasersystem mit relativ geringer Repetitionsrate von 0.1Hz. Dabei wird
immer der letzte Puls als Ausgangspunkt für den folgenden Puls genommen,
so dass mit dem Oszillator über einen relativ langen Zeitraum gezählt
werden muss. Je genauer dabei die Stabilität, desto genauer die Messung.
jo mei schrieb:> Wo so oft hat auch dieser TO Wischi-Waschi-Anforderungen> genannt statt harte Fakten bzw Daten anzugeben.
Manchmal macht es eben Sinn erstmal auszuloten was es alles gibt bevor
man die 'harten Fakten' festlegt.
georg schrieb:> Brauchst du denn einen grösseren Temperaturbereich als angegeben?
Genau das brauche ich eigentlich nicht. Das Gerät soll sozusagen Tag und
Nacht in einem klimatisierten Labor laufen und wird (vermute ich) nach
einiger Zeit sowieso eine relativ stabile Temperatur erreichen. Daher
frage ich mich auch, ob die Herstellerangaben bzgl. der
Temperaturstabilität für diesen Zweck überhaupt relevant sind.
Ich glaube einigen Usern gehts hier nur darum einen Grund zu finden um
mal über andere schimpfen zu können.
Klaus schrieb:> Es geht um die Synchronisation von Diagnostiken an einem gepulsten> Lasersystem mit relativ geringer Repetitionsrate von 0.1Hz.
Zur Synchronisation nimmt man ein Frequenznormal das man an
alle beteiligten Geräte im Mess-System leitet. Somit arbeiten
die Geräte synchron mit Null Hz Fehlerabweichung in der
Frequenz. Dazu braucht es keine "hohe Stabilität".
Klaus schrieb:> Ich glaube einigen Usern gehts hier nur darum einen Grund zu finden um> mal über andere schimpfen zu können.
Ich glaube damit meint der Klaus sich selbst.
>Es geht um die Synchronisation von Diagnostiken an einem gepulsten>Lasersystem mit relativ geringer Repetitionsrate von 0.1Hz.
Das ist schmarn, dass versteht kein Schwein, weil das keine vernünftige
Spec ist, das sind nur Kackstücke aus einer groben Systembeschreibung.
jo mei schrieb:> Zur Synchronisation nimmt man ein Frequenznormal das man an> alle beteiligten Geräte im Mess-System leitet. Somit arbeiten> die Geräte synchron mit Null Hz Fehlerabweichung in der> Frequenz. Dazu braucht es keine "hohe Stabilität".
Das geht in diesem Fall leider nicht.
Zaun Winker schrieb:> Das ist schmarn, dass versteht kein Schwein, weil das keine vernünftige> Spec ist, das sind nur Kackstücke aus einer groben Systembeschreibung.
Überlege dir doch mal, dass irgendjemand solche Specs erstellen muss.
Versuche mal ein bisschen über den Tellerrand zu schauen.
Um es nochmal deutlich zu machen: meine Frage ist ob es bzgl. der
Frequenzstabilität zwischen TCX und OXCO außer der Stabilität über den
Temperaturbereich noch andere Unterschiede gibt, und ob es noch
Alternativen gibt über die man nachdenken könnte.
Eine Alternative ist eine GPSDO, allerdings sollte man auch bei solch
einem Gerät auf die Kurzzeitstabilität achten. Dann hätte man 10 hoch
minus 11 als Genauigkeit.
Klaus schrieb:> Das geht in diesem Fall leider nicht.
Wenn man sich nicht selbst zum Troll degradieren möchte
könnte man ja mal darstellen begründen beweisen
dass das nicht mmöglich ist.
Jochen F. schrieb:> Eine Alternative ist eine GPSDO, allerdings sollte man auch bei solch> einem Gerät auf die Kurzzeitstabilität achten. Dann hätte man 10 hoch> minus 11 als Genauigkeit.
Vielen Dank für den bisher einzigen sinnvollen und hilfreichen
Kommentar. Leider gibt es an der Stelle keinen GPS-Empfang, da es in
einem abgeschirmten Raum stehen soll, sonst wäre es perfekt.
jo mei schrieb:> Wenn man sich nicht selbst zum Troll degradieren möchte> könnte man ja mal darstellen begründen beweisen> dass das nicht mmöglich ist.
Soll ich auch noch ein paar andere Sachen machen die nichts mit meiner
Frage zu tun haben? Wenn dir so langweilig ist, dann nutze doch die Zeit
um vor der Ausgangssperre ein bisschen frische Luft zu bekommen.
Klaus schrieb:> Dabei ist es nicht so schlimm, wenn die Frequenz nicht> exakt der angegebenen Frequenz (gewünscht ist ein ganzer Teiler von> 100MHz) ist, aber sie sollte möglichst stabil sein.
leider tappe ich im Dunkeln, wie hoch die Stabilitätsanforderungen
tatsächlich sind.
Klaus schrieb:> ochen F. schrieb:>> Eine Alternative ist eine GPSDO, allerdings sollte man auch bei solch>> einem Gerät auf die Kurzzeitstabilität achten. Dann hätte man 10 hoch>> minus 11 als Genauigkeit.>> Vielen Dank für den bisher einzigen sinnvollen und hilfreichen> Kommentar. Leider gibt es an der Stelle keinen GPS-Empfang, da es in> einem abgeschirmten Raum stehen soll, sonst wäre es perfekt.
Dann gäbe es noch die Möglichkeit eines Rubidiumfrequenznormales.
Der liefert nach einer viertel Stunde Einlaufzeit eine Stabilität,
welche 10exp-11 sicher erreicht.
Ist das stabil genug?
Ralph Berres
Ralph B. schrieb:> leider tappe ich im Dunkeln, wie hoch die Stabilitätsanforderungen> tatsächlich sind.
Bevor ich diese Anforderungen festlege, möchte ich erstmal einen
Überblick was es so alles gibt und wie teuer/schwer zu implementieren
das wäre.
Vor allem verstehe ich noch nicht ob es außer der Schwankungen über den
Temperaturbereich noch andere Unterschiede der verschiedenen
Oszillatortypen gibt, die bei nur kleinen Temperaturschwankungen viel
stärker ins Gewicht fallen. Also angenommen die Temperatur des
Oszillators schwankt um 5°, macht es dann überhaupt Sinn einen OCXO
statt eines TCXOs zu nehmen? Rubidium-Oszillatoren sind mit deutlich
über 1k€ schon relativ teuer (jedenfalls die, die ich gefunden habe),
gibt es noch irgendwas dazwischen?
Klaus schrieb:> Leider gibt es an der Stelle keinen GPS-Empfang, da es in> einem abgeschirmten Raum stehen soll, sonst wäre es perfekt.
Es gibt die Geräte auch mit einer abgesetzten Antenne. So hat man die
Genauigkeit einer Atomuhr.
Klaus schrieb:> Bevor ich diese Anforderungen festlege, möchte ich erstmal einen> Überblick was es so alles gibt und wie teuer/schwer zu implementieren> das wäre.
Du musst doch irgendeine Vorstellung davon haben, was du brauchst. Oder
ist dein Budget festgelegt und du muss jetzt für 100€ eine optimale
Lösung finden?
Langzeitstabilität, Phase noise, Temperaturstabilität, Genauigkeit sind
einige der möglicherweise relevanten Dinge.
Hab Mal ein Praktikum bei einem Hersteller von OCXOs gemacht. Mit
geeigneten Messmittel kann man an der Frequenz erkennen ob jemand flott
am Tisch vorbei gegangen ist.
Generell sind die teureren Oszillatoren eher nicht mit den schlechteren
Komponenten ausgestattet. Wie viele tausend brauchst du davon? Und wie
teuer ist der Rest des Aufbaus? Für ein Stück lohnt die Recherchezeit
nur bedingt, bzw. Ist tatsächlich besser in das durchdenken der
Anforderungen gesteckt.
Abweichungen in der Frequenz lassen sich bei einigen Oszillatoren
wegtrimmen, so dass du deinen Fokus auf den Rest legen kannst.
Es geht also darum, mehrere Zeitmessungen zu haben, die alle 10
Sekunden durch einen Laserpuls "synchronisiert" werden, und die
möglichst wenig voneinander abweichen sollen?
Wobei die Größe und Einheit von "möglichst" undefiniert ist?
Warum ist es ein Problem, einen zentralen Takt im System zu verteilen?
Wenn es möglichst genau sein soll, warum ist dann die absolute Frequenz
der Oszillatoren weniger wichtig als die Stabilität, kannst du sie
hinreichend genau selektieren?
Klaus schrieb:> macht es dann überhaupt Sinn einen OCXO> statt eines TCXOs zu nehmen?
Ja denn auch die Langzeitstabilität ist bei OCXOs bgenerell besser als
bei TCXOs.
Es gibt von SDR Kits einen GPS stabilisierten TCXO aber Antenne schließt
du ja aus.
Ralph Berres
Schau mal bei siTime vorbei. Die bauen MEMS Oszillatoren. Die sind zum
Teil frei einstellbar in der Frequenz und recht genau. Ansonsten halt
PLL IC verwenden. TI hat da was mit fs Genauigkeit.
Klaus schrieb:> Paul schrieb:>> Was für Anwendung?>> Kunibert schrieb:>> Ich schätze du brauchst keine "hohe" Stabilität, sondern>> denkst nur dass du sie bräuchtest.>> Es geht um die Synchronisation von Diagnostiken an einem gepulsten> Lasersystem mit relativ geringer Repetitionsrate von 0.1Hz. Dabei wird> immer der letzte Puls als Ausgangspunkt für den folgenden Puls genommen,> so dass mit dem Oszillator über einen relativ langen Zeitraum gezählt> werden muss. Je genauer dabei die Stabilität, desto genauer die Messung.
Das habe ich jetzt nicht wirklich verstanden.
Korrigiere mich bitte, aber du braucht keine absolute Zeit bzw.
Zeitsynchronisation (NTP, IRIG, PTP, GPS), sondern nur ein
Frequenznormal bzw. Takt?
> jo mei schrieb:>> Wo so oft hat auch dieser TO Wischi-Waschi-Anforderungen>> genannt statt harte Fakten bzw Daten anzugeben.>> Manchmal macht es eben Sinn erstmal auszuloten was es alles gibt bevor> man die 'harten Fakten' festlegt.
Ein paar Fakten solltest du aber dennoch herausrücken. Was ist der
größte tolerierbare Fehler/Drift über die längste Perioden-/Messdauer?
Was ist an Jitter tolierierbar? Wie lange sind deine Kabel und die
Signallaufzeiten zu den Geräten? Sind die alle gleich lang? Wenn nicht,
was ist der tolerierbare Phasenversatz zwischen den Geräten?
Um ein bisschen rechnen und ggf. ein Diagramm aufzeichnen wirst du nicht
herum kommen.
> Es geht um die Synchronisation von Diagnostiken an einem gepulsten
Lasersystem mit relativ geringer Repetitionsrate von 0.1Hz. Dabei wird
immer der letzte Puls als Ausgangspunkt für den folgenden Puls genommen,
so dass mit dem Oszillator über einen relativ langen Zeitraum gezählt
werden muss. Je genauer dabei die Stabilität, desto genauer die Messung.
Dann sollte man die Frequenz des urspruenglichen Lasers nehmen und
herunterteilen. Die Leute nehmen zB einen 100MHz Laser und teilen den
auf 1Hz oder so runter fuer den regenerativen Verstaerker.
Das ist viel einfacher.
Für den Einstieg der berühmte Artikel vom leider zu früh verstorbenen
Ulrich Bangert: http://ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf
Der möglichst gleiche Abstand zwischen zwei Pulsen ist also 10 Sekunden.
Über welche Spanne soll dieser Abstand denn möglichst wenig schwanken?
Minuten, Stunden, Tage, Wochen, Jahre? Wäre gut, wenn Du sowohl den
akzeptablen Fehler der 10 Sekunden als auch Gesamtspanne grob angeben
könntest. Wie schon geschrieben: Die Antenne kann auch mit Kabel nach
außen, aber die 10 Sekunden muss bei höheren Anforderungen der OCXO
selbst liefern, die Zeitkonstante der Disziplinierung wird bei guten
OCXO und gutem GNSS-RX um 15 Minuten liegen.
Hallo Klaus.
Klaus schrieb:> Ich habe beispielsweise mal zwei rausgesucht, einen TCX und einen OXCO:> https://www.mouser.de/ProductDetail/81-XTCLH20M000CHJA0P> https://www.mouser.de/ProductDetail/815-AOCJYR-20M5627> Der TCX soll eine Stabilität von 280ppb haben, der OXCO 20ppb, jedoch> bei beiden nur angegeben über den Temperaturbereich.
Es sind beides Quarzoszillatoren.
Der TCX ist ein Temperatur kompensierter Quarzoszillator, und der OXCO
ist ein Temperatur stabilisierter Quarzoszillator.
Erstere Kompensation wird mit einem in einer bestimmten Art
geschliffenen Kristall und einer temperaturabhängigen Zusatzbeschaltung
gemacht, bei der zweiteren Stabilisierung sitzt der Quarz in einem
temperaturgeregelten Ofen, und ist so geschnitten, das er für die
Ofentemperatur stabil ist.
Zweiteres ist im allgemeinen genauer und hat den breiteren
Temperaturbereich.
> Gibt es außerdem> noch Vorteile des OXCOs?
Du übersiehst die Nachteile/Grenzen des Ofens.
Der Quarz muss immer auf eine Temperatur gleich oder größer der
maximalen Umgebungstemperatur geheizt werden. Das sind in Deinem
Beispiel gleich oder mehr als 85°C.
Daraus folgt:
1) Wenn Du das Teil einschaltest, braucht der Ofen eine Zeit, um sich zu
anzuwärmen und auf Soll Temperatur zu kommen.
2) Das Teil hat wegen des Ofens eine nicht unerhebliche
Leistungsaufnahme. 1W in der Aufheizphase, und 0,4W sonst.....das ist
relativ viel.
3) Du betreibst den Oszillator bei mindestens 85°C. Pro 10 Grad
verdoppelt
sich aber die Alterungsgeschwindigkeit elektronischer Bauteile, bzw. die
MTBF halbiert sich.
1) und 2) sind vermutlich für Deine Anwendung in einem gemütlichen Labor
nicht problematisch. Du musst vermutlich sowieso die Anlage
"hochfahren". Wenn Du zuerst den Quarzofen einschaltest, sollte der sich
stabilisiert haben, wenn Du messen willst. Laut Datenblatt braucht er
weniger als drei Minuten.
0,4-1W zusätzliche Last wird eure Netzversorgung schon stemmen.
Anderes Problem, Du verbaust die Beule irgendwo, wo die Eigenerwärmung
des Ofens nach aussen stört. Vermutlich kannst Du Dir an dem Teil eine
Brandblase holen. ;O)
Widerstände und noch mehr Halbleiter reagieren auf erhöte Temperaturen
mit Rauschen. Aber Du kannst ja den Oszillator irgendwo in eine Ecke
stellen wo das nicht stört, weil nichts in der Nähe ist, was mit warm
wird.
Lediglich das Rauschen auf dem Oszillator selber könnte für Dich zum
Problem werden.
3) Wird aber auch kein Problem sein. Wenn der Oszillator irgendwann
kaputt ist, baust Du (oder Dein Nachfolger) einen neuen. Er wird zig
Jahre halten, wenn Du nicht sonst was falsch machst.
Dass er in der Zeit auch langsam wegdriftet, sollte nach Deiner
Beschreibung auch kein Problem sein, weil Du das wegkalibrieren kannst.
Über die 0,1Hz Deiner Messfrequenz sollte die Drift kein Problem sein.
Was ein Problem werden könnte, wäre die Kurzzeitstabilität. D.h.
jedesmal wenn der Ofen anheizt und wieder abkühlt hast Du einen winzigen
Frequenzversatz. Der Ofen wird mit ziemlicher Sicherheit nicht in einer
Zweipunktregelung gefahren sondern stetig. Trotzdem ist das ganze
stabiler, je weniger daran herumzuregeln ist. Darum ist es sinnvoll, den
Ofen nochmal in einen Kasten zu setzten, der entweder schon selber die
Umgebungstemperatur für den Ofen regelt, oder aber die Umgebung
wärmeträge vom Ofen abkoppelt. Ersteres ist relativ viel Aufwand für
vermutlich kleinen Effekt. Dein Ofen ist mit besser als 2ppb/°C
angegeben.
Der TCX hat andere Probleme. z.B. dass die Temperaturkompensation zwar
für ein Plateau gilt, aber wenn er auf dem Plateau von einem Punkt zum
anderen Läuft, kommen die Einzelteile dort wegen unterschiedlicher
Wärmekapazität zu unterschiedlichen Zeiten an, und während dessen kann
die Frequenz relativ erratisch driften, bis sich alles auf die neue
Temperatur eingepegelt hat. Dafür Rauscht er (hoffentlich) weniger.
Ich persönlich würde es vermutlich zuerst mit dem OXCO versuchen.
Aber der Preis von dem Teil ist happig.
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de
