DCF-Disziplinierung eines OCXO - Re-Design (Rev. II)

[Michael M. (michaelm)]

Moin,

ich setze hier das ursprüngliche Thema 
(Beitrag "Projekt: DCF-Disziplinierung eines OCXO - mal ein anderes, digitales Konzept") in einem neuen Faden 
fort; es wird sonst zu unübersichtlich. Hier nun die Vorstellung des 
Re-Designs mit der Bitte um Korrekturen, Verbesserungsvorschläge und 
sonstige positive wie negative Kritik. Es gelten die gleichen Vorgaben, 
dass kein uC und/oder sonstige programmierbare Teile zum Einsatz kommen 
werden.
Ich muss vorausschicken, dass meine Zeit zum Basteln in den letzten zwei 
Monaten sehr knapp war und noch ist; Rentnerleben halt… :-)
Dementsprechend gibt es leider noch keinen sichtbaren Fortschritt der 
Hardware. Das DCF-Empfänger-Quarzfilter lässt immer noch auf sich 
warten.

Vielen Dank an Egon D. im Vorgängerthema für die absolut berechtigte und 
qualifiziert vorgetragene Kritik, was den LW-Empfang, dessen 
Phasen-Fluktuation, lokale und andere externe Störungen angeht. Allein 
schon deswegen ist eine grundlegende Revision II von der 
DCF-Referenz-Aufbereitung nötig, die in Folge eine noch weiter reichende 
Design-Änderungen mit sich bringt. Ebenfalls Danke für deine Anmerkung, 
Zitat:
> …”Wenn es einfach wäre, würde es ja keinen Spaß mehr machen! GPS ist
> unsportlich :)”…
Das ist erneuter Ansporn für mich. :-) Also LOS !! Zunächst mal die 
Aufbereitung der Referenz; am DCF-Frontend habe ich nichts geändert.

Gegebene Fakten:
1. DCF mit seiner Tageszeit-abhängigen Phasen-Fluktuation, tagsüber im 
Mittel um +/- 0,5us, nachts bis zum Zehnfachen des Wertes. Einhergehend 
damit treten deutliche Feldstärkeschwankungen auf. Nachts ist die 
Empfangs-Feldstärke zwar im Mittel um Einiges höher, jedoch mit 
erheblichem Fading behaftet, u.U. ist auch eine Total-Auslöschung 
möglich.
2. Kurzzeit-Störungen des Empfangs: Zündfunkenstörungen o.ä. (wenige 
Sek.) und Senderausfälle (etliche Min.) können zum Ausbleiben von 
Trägerimpulsen führen oder zusätzliche Falschimpulse (Nulldurchgänge) 
erzeugen.

Forderungen an die Referenz und Ziele:
1. Es MUSS ein >stabiles< und möglichst genaues Signal mit 77,5 kHz her, 
das nicht von „ätherischen” Störungen beeinflusst wird oder werden kann. 
Genau ist die DCF-Frequenz ja, aber leider mit Ausbreitungs-Störungen 
und Phasenschwankungen behaftet.
2. WENN es die „Kurzzeit”-Stabilität des angebundenen OCXO zulässt, 
sollte eine exakte Nachführung möglichst nur tagsüber stattfinden. 
Nachts würde sie die tagsüber mühsam erarbeitete, relativ konstante 
Phasenlage des OCXO wieder zunichte machen und ihn in der Phase 
verschieben. Am Morgen des folgenden Tages geschähe das in umgekehrter 
Weise. :-(

Maßnahmen:
a) Bessere, sensiblere Trägerausfall-Erkennung:
Es wird jetzt nicht mehr das Ausbleiben des DCF-Sekunden-Impulses als 
Kriterium genommen.
Die Trägerfrequenz wird nun fortlaufend mir einem Missing-Puls-Detektor 
überwacht, der alle ca. 7us (Halbperiode DCF) und natürlich auch evtl. 
auftretende lokal generierte Kurzzeit-Störungen erfasst. Solche 
Ereignisse brechen sofort die laufende Phasenmessung ab.
b) Das Erzeugen einer „Tochter”-Frequenz durch sprichwörtliches 
Auszählen empfangener Träger-Pulse wird nicht mehr verfolgt. So gibt es 
hier eine Fehlerquelle weniger.
An diese Stelle tritt ein richtiger Tochter-Oszillator. Diese Tochter 
muss natürlich von DCF geführt/diszipliniert werden.

Für dieses Verfahren gibt es zwei Literaturstellen (sogenannter 
„Mitnahme”-Oszillator, MNO) und an anderer Stelle ein 
„Schwungrad”-Oszillator bzw. -PLL.

Im ersten Fall (MNO) wird er nur regelmäßig vom empfangenen Signal 
angestoßen. Der Verfasser beschreibt sein Ergebnis als ….”hervorragend” 
…sowie …„anderen Konzepten bedeutend überlegen”…  Tatsächliche 
(Vergleichs-)Messungen lagen jedoch möglicherweise nicht vor bzw. wurden 
nicht erwähnt oder veröffentlicht. Daher wurde dieses Thema  nicht 
weiter verfolgt.
Im zweiten Fall („Schwungrad”, Autor ist Jochen Jirmann) ist darüber 
leider keine Dokumentation im Netz auffindbar.
__________

Konsequenz:
Wie misst man (anerkannt professionell) die Phasenlage zweier Signale 
hochgenau? Möglich ist das einem DMTD-System (= Dual Mixer Time 
Difference). Das Verfahren erlaubt es, die zeitliche Auflösung einer 
Differenz-Messung um einige/etliche 10er-Potenzen zu erhöhen. Das 
Prinzip ist recht einfach; es wurde u.a. auch in der Doku von Ulrich 
Bangert beschrieben. Mehr dazu folgt…

Beschreibung:
Ein hochstabiler Oszillator (VCO, TCVCO) an Bord mit wenig Rauschen und 
Jitter läuft mit 77,5 kHz parallel zum empfangenen DCF-Signal und ist 
daher 24/7/365 quasi störungsfrei verfügbar.

Der Träger des DCF steht zum Vergleich bereit. Glücklicherweise bietet 
das DCF-Signal auch Pseudo-PM-freie Zonen mit gleichzeitiger 100% 
Träger-Amplitude.
Jedem Sekundenimpuls mit einer logischen Daten-Null folgen 100 ms mit 
PM-freiem 100%-Träger. Dies kommt pro Minute etwa >= 20 Male vor. Am 
Minutenende stehen wegen der fehlenden 60. Sek.-Marke stehen  >ganze 
zwei Sekunden< lang diese optimalen Verhältnisse an.
Wenn man diese „sauberen” Zeitfenster berücksichtigt, kann man im 
Gegensatz zu den oft üblichen und verbreiteten 2.500 
Hz-Synchronisationen eine Menge gewinnen, denn die Pseudo-PM kann die 
Genauigkeit hier NIE beeinflussen, sprich einen heftigen Jitter auf der 
Regelspannung zu hinterlassen.

Das Umschiffen der Pseudo-PM für die exakte Messung geschieht, indem das 
Messfenster einerseits innerhalb der 100%-Trägeramplitude (nach der 
Übertragung einer Daten-Null mit 100ms Länge) startet und nach der 
Pseudo-PM (Zeitraum 7ms) enden lässt. Die Dauer der Messzeit ist so mit 
minimal >800ms und maximal  <897ms festgelegt. In diesem Fenster können 
dann zwischen ca. 62.000 und 69.500 DCF-Perioden vermessen werden.

Der Tochter-VCO: Aufgrund eines anderen Themas im Forum wurde ich auf a) 
Wienbrücke und alternativ b) State Variable Oszillator als VCO 
aufmerksam.
Die Temperaturstabilität des VCO sollte eine mit sorgfältigem Aufbau und 
Fleiß lösbare Aufgabe sein.

Die beiden Signale mit 77,5 kHz werden nun mit einem 
„Transfer”-Oszillator mit sehr geringem Versatz (ca. 77,520 kHz) in den 
Audio-Bereich heruntergemischt. Zwei Ringmischer (DBM) erledigen das, 
und als „ZF” erhält man zwei Signale mit etwa 19,x Hz, deren Phasenlage 
später gegeneinander ausgezählt wird. Vorher erfolgt noch eine weitere 
Teilung beider ZF-Signale durch 32 auf gut 0,6 Hz, damit genau eine 
Halbperiode von diesen ZFs in das festgelegte Zeitfenster passt.
Der Phasenunterschied der beiden ist ein genaues Abbild dessen der 
beiden 77,5 kHz-Ausgangssignale, nur dass sich das Bild wie durch eine 
zeitliche Lupe mit fast 8.000-facher Vergrößerung darstellt.
Es folgt je eine Pulsformerstufe und dann ein passend getakteter (< 5 
kHz) synchroner Binärzähler, wobei der eine Kanal den Zähler startet und 
der andere ihn anhält. Der Zähler bedient mit seinen Ausgängen einen 
12-Bit-DAC. An dessen Ausgang (+ I-U-Wandler) steht hier eine 
Gleichspannung an, die in ihrem Wert genau der Phasenabweichung der 77,5 
kHz-Signale entspricht. Nach Passieren eines analogen PI-Reglers hat man 
die Korrekturspannung für den VCO und das Ziel erreicht.
__________

Anmerkungen:
Das Mess-Zeitfenster ist mit 825,6xxx ms festgelegt. So wird in einem 
Messzyklus über genau komplette 63.984 DCF-Perioden der Mittelwert 
gebildet.
Die 59. und 60. Sekunde bleiben dem Vergleich des 10 MHz-OCXO 
vorbehalten.
Der Transfer-Oszillator ist in diesem Fall der bordeigene OCXO; nach 
Teilung durch 129 liefert er die 77,5 kHz mit der Ablage von ca. 20 Hz. 
Alternativ könnte man einen XO (z.B. 27,125 MHz / 350) nehmen, aber der 
OCXO ist mit Sicherheit stabiler.
Noch ist nicht sicher gestellt, ob die Mischer mit je einem IE-500 
bestückt werden. Wenn der RF-/LO-Arbeitsbereich nicht locker bis zur 
DCF-Frequenz herunterreichen sollte, muss eine Alternative her. 
Ergebnisse folgen.
Die Auflösung der Messung beträgt derzeit 3,15 exp(-9) +/- 1 Digit, wenn 
ich mich nicht verrechnet habe.
Ich bin noch nicht sicher bzw. habe kein Gefühl dafür, ob die minimale 
Schrittweite der VCO-Regelspannung i.H.v. 1,22 mV (mit 12 Bit DAC) 
ausreicht oder ich noch einen Schritt weiter gehen kann/sollte/müsste 
(16 Bit DAC). Damit wäre die Schrittweite nur noch 150 uV; ich weiß 
nicht, ob das evtl. schon im Rauschen der Regelspannung untergeht oder 
nicht.

Michael

[oohhh weh (Gast)]

Michael M. schrieb:
> es wird sonst zu unübersichtlich.

Ja, vor lauter Auseinandersetzung mit der Materie hast du die
Übersicht verloren, denn sonst würdest du nicht so ein Block-
schaltbild abliefern.

- Was soll die viele heisse Luft oberhalb und unterhalb?
- Warum wird das ein JPEG Format, das für ein Blockschaltbild
äusserst ungeeignet ist?

[oohhh weh (Gast)]

oohhh weh schrieb:
> - Warum wird das ein JPEG Format

Ok, ok, das mit dem JPEG nehm ich zurück ....
.... das macht die Forensoftware.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Allenfalls mal das Datenblatt des AD9548 oder aehnlich anschauen, der 
macht schon einen huebschen Teil davon. Der kann Signale so langsam wie 
1 Hz, zB GPS als Referenz fuer einen gelockten Oszillator verwenden. Der 
Chip selbst hat auch schon einen Oszillator drin, welche Stratum 2 im 
Holdover macht. Stratum2 im Holdover bedeutet besser wie 16ppb 1 Jahr, 
resp 0.1ppb in 24 Stunden falls die Referenz wegfaellt. Sonst macht er 
Stratum 3, 370ppb in 24 Stunden. Den OCXO kann man als Quelle verwenden.

[Michael M. (michaelm)]

Moin Joggel,

dieser Tausendfüßler braucht ja zum "Steuern/Bedienen" erst mal eine 
SPI/I2C-Schnittstelle von außen.
Hab' überhaupt KEINEN uC an Bord dieses Systems. Kommt MIT SICHERHEIT 
auch nicht...

Ist ja nett, was der alles hat und kann; geschätzt sind davon etliche 
(einige zig) Prozent für meine Anwendung schier überflüssig, oder?

Schön viel Daten auf dem Papier, die ich auf die Schnelle nicht 
interpretieren kann und wahrscheinlich erst nach einem halben Jahr 
Einarbeitung zu deuten weiß...
Du meinst hoffentlich nicht, das ich mir deswegen ein Entwicklungs-Board 
kaufe, um den Umgang mit ihm zu lernen, zu üben und zu verstehen? Kostet 
ja mal eben nur 200 Kracher...

Joggel E. schrieb:
> ... Stratum2 im Holdover bedeutet besser wie 16ppb 1 Jahr,
> resp 0.1ppb in 24 Stunden falls die Referenz wegfaellt. Sonst macht
> er Stratum 3, 370ppb in 24 Stunden....

Hört sich erst mal dramatisch "cool" an. Wir sprechen also z.B. von 
1exp(-10) @ 24h bzw. 3,7exp(-7) @ 24h, richtig?

Meine Auflösung liegt momentan bei >3exp(-9) @ 1 Sek. (!) und wird 
(hoffe) mit recht einfachen Mitteln noch um eine Größenordnung 
verfeinert.
Das heißt natürlich (noch) nicht, dass die Stabilität des OCXO nachher 
genauso liegt. Das Zielgebiet (10exp(-11) @ 24h) ist aber da schon 
nah...

Sorry, ich werde dafür nicht ein Mehrfaches an Geld UND vor allem Zeit 
investieren. ;-)

[Pandur S. (jetztnicht)]

Haett ja auch eine Anregung sein koennen.

> Hab' überhaupt KEINEN uC an Bord dieses Systems. Kommt MIT SICHERHEIT
auch nicht...

Dafuer verlangst du aber schoen was an Funktionalitaet. Wie 
tageszeitabhaengige Aussetzrate... und extrem lange Zeitkonstanten. Das 
soll alles mit ein paar Gattern und Analogik gemacht werden ?

[Michael M. (michaelm)]

Joggel E. schrieb:
> Dafuer verlangst du aber schoen was an Funktionalitaet.
Ein von LW-Ausbreitungsbedingungen unabhängiges Ref.-Signal fordert eben 
ein paar Maßnahmen (oben beschrieben). So schwierig sind die und die 
sonstigen Forderungen nicht zu erfüllen.
Wenn ich nur ein paar zeitkritische Signale für Funktionen bereitstellen 
muss, sehe ich keinen Bedarf für einen uC. Das kann ich auch mit ein 
wenig Nachdenken elegant lösen.

> ...tageszeitabhaengige Aussetzrate...
Ist auch beschrieben. Gegenmaßnahme: Man nimmt eben den Zeitraum, in dem 
(außer Senderausfall) keine oder nur kaum Störungen zu erwarten sind.

> ...und extrem lange Zeitkonstanten....
Die vorher sehr langen Mittelungszeiten werden mit Sicherheit ein 
Stückchen kürzer, weil mit diesem Verfahren ein relevanter Messwert 
schneller vorliegt.
Ich hatte mir ja sagen lassen müssen, dass ich (den OCXO betreffend) 
sinngemäß "weit über 90% der Zeit wegschaue", um dann einen einzigen 
Vergleich zu machen.
Da stehe ich immer noch zu. Prinzipiell werden (Größenordnung) 100s 
Mittelungszeit immer noch gebraucht, sonst regelt die PLL sich zu Tode 
(z.B. im Sekundentakt) und es kommt eine im Mittel zu große 
Ph.-Abweichung raus. Die quasi "tödlichen" Vergleiche mit Pseudo-PM im 
2.500Hz-Takt habe ich ja bereits ausgeschlossen. Das ist schließlich 
Jitter auf dem OCXO, den ich nicht haben will.

> Das soll alles mit ein paar Gattern und Analogik gemacht werden ?
Ja, anhand des Blockschaltbildes ist der doch relativ geringen Aufwand 
erkennbar, auch wenn noch ein paar andere Käferchen drumherum für die 
Funktion nötig sind. Für die Anbindung des OCXO sind dann Teile hiervon 
mit nutzbar.
Es geht primär erst mal um's Prinzip.
Das dort oben werden überschaubare ca. 20 ICs incl. Kleinkram. Ist das 
schlimm?

Der von dir vorgeschlagene "Professor" erfordert ja auch noch einiges an 
Peripherie...

[Abdul K. (ehydra)]

Da mußt du ja ständig umbauen beim Entwickeln. Wie wäre es mit einem 
FPGA oder einem Cypress PSoC ?

[Volker M. (Gast)]

Michael M. schrieb:
> Meine Auflösung liegt momentan bei >3exp(-9) @ 1 Sek.

Auflösung schon und gut, aber wie passt das zu den von dir genannten 
0.5µs Jitter (im günstigen Fall) des empfangenen Nutzsignals?

[Harald W. (wilhelms)]

Michael M. schrieb:

> Gegebene Fakten:
> 1. DCF mit seiner Tageszeit-abhängigen Phasen-Fluktuation, tagsüber im
> Mittel um +/- 0,5us, nachts bis zum Zehnfachen des Wertes. Einhergehend
> damit treten deutliche Feldstärkeschwankungen auf. Nachts ist die
> Empfangs-Feldstärke zwar im Mittel um Einiges höher, jedoch mit
> erheblichem Fading behaftet, u.U. ist auch eine Total-Auslöschung
> möglich.
> 2. Kurzzeit-Störungen des Empfangs: Zündfunkenstörungen o.ä. (wenige
> Sek.) und Senderausfälle (etliche Min.) können zum Ausbleiben von
> Trägerimpulsen führen oder zusätzliche Falschimpulse (Nulldurchgänge)
> erzeugen.

Wenn Du Glück hast könntest Du durch Anruf bei der PTB einen
passenden Fachmann für diese Probleme an die Strippe bekommen.
Die emfangen ja auch das DCF-Signal aus ca. 300km Entfernung
und werten es aus. Die Uhr zur Steuerung des Senders steht ja
schliesslich in Mainflingen und nicht in Braunschweig. Sie kann
allerdings per Fernsteuerung von BS aus beeinflusst werden.

[Michael M. (michaelm)]

Abdul K. schrieb:
> Da mußt du ja ständig umbauen beim Entwickeln.

Ist doch besser, als wenn ich nachher beim Löten ständig umbauen muss 
und mir vorher schließlich doch nicht benötigte Teile besorgt habe, 
oder? :-)

Das Ursprungsthema war doch schon sehr fruchtbar für mich; dafür bin ich 
sehr dankbar ! Es hat gezeigt, wo die kardinale Schwäche(n) lag(en) und 
das ist gut so. Immerhin wertet dieses Konzept nun die Phasenlage aus, 
auf die es schließlich ankommt und nicht irgendwelche Frequenz(en).

Nein, FPGA kommt nicht rein, sorry..
_______

Volker M. schrieb:
> Auflösung schon und gut, aber wie passt das zu den von dir genannten
> 0.5µs Jitter (im günstigen Fall) des empfangenen Nutzsignals?

Die +/-0,5us sind ja immerhin fast 3,9exp(-2), schon heftig.
Das geht nur per Mittelung über die Zeit. Ich habe ja derzeit leider 
noch keine Info, wie schnell tatsächlich diese Phasenabweichung hin oder 
her wandert, sicherlich einige (zig?) Male pro Stunde. Vielleicht könnte 
Ralph Berres dazu etwas sagen, denn er besitzt ja seine DCF-Synchro 
noch. Eventuell hat er es schon mal berichtet und ich habe es nicht in 
Erinnerung.
Ich selbst kann das erst beurteilen, wenn das Projekt mit einem guten 
OCXO läuft.
__________

Harald W. schrieb:

> Wenn Du Glück hast könntest Du durch Anruf bei der PTB einen
> passenden Fachmann für diese Probleme an die Strippe bekommen.

Meinst du, er kann mir Tips geben, wie ich den empfangenen Jitter 
vermeiden kann? Ich fürchte nicht; da steckt er auch nicht drin.
Umziehen in die unmittelbare Nähe von Mainflingen, ja.... ;-))

[Pandur S. (jetztnicht)]

Nun, der Jitter ist da, und wird rausgemittelt. Du nimmst den OCXO und 
laesst einen Zaehler damit laufen. Du latchst jede Nachricht, welche mit 
den 77.5kHz kommt.
Bedeutet auf 10'000'000 counts OCXO kommen 77500 counts des DCF. Der 
Jitter kann bis zu 0.5us, oder 5 counts sein. Jetzt immer weiter 
zaehlen, der Jitter wird bei laengerer Betrachtung immer kleiner. 
Fehlende Nachrichten verwerfen.
Sportlich sowas ohne Controller machen zu wollen...

[Abdul K. (ehydra)]

Ich wohne so 420km entfernt vom Sender. Hier kann man schön die 
zeitweise Überlagerung beider Ausbreitungswellen beobachten. Mal 3 
Stunden volles Signal und dann wieder ne Stunde abnehmend bis es 
praktisch ganz verschwindet. Dann kommt es wieder langsam hoch und nur 
Gott weiß welche absolute Phasenlage es dann neuerdings hat.
Genauso wie bei GPS dokumentiert, würde ich auch hier die Regelmäßigkeit 
im 24h Zyklus versuchen zu nutzen. Dafür muß dein Oszillator aber auch 
entsprechend lange durchhalten.

Eventuell keine Ferritantenne, sondern eine vertikale Whipantenne. 
Könnte sein, daß es da viel weniger Störungen gibt.

[Michael M. (michaelm)]

Joggel E. schrieb:
> Nun, der Jitter ist da, und wird rausgemittelt.
Welchen meinst du jetzt, den empfangsbedingten denke ich? Der 
PM-bedingte tritt nicht mehr auf.

> Du nimmst den OCXO und laesst einen Zaehler damit laufen.
> Du latchst jede Nachricht, welche mit den 77.5kHz kommt.
Ist das jetzt Interpretation oder ein Vorschlag von dir?
Ich latche keine Nachricht (was du auch immer mit dem Begriff meinst, 
Nulldurchgang, Sekundenimpuls, oder..??).
Ich betrachte und messe nur den Phasenversatz zwischen DCF-Mutter und 
DCF-Tochter anhand ihrer Nulldurchgänge.

> Bedeutet auf 10'000'000 counts OCXO kommen 77500 counts des DCF. Der
> Jitter kann bis zu 0.5us, oder 5 counts sein.
Bezogen auf was und welchen Zeitraum?

 t=0 : Phase= 0us
 t=1 (zB 1 einzelne Periode später): Phase= +0,5us. Abweichung also ca. 
4%. :-O
 t=n : Phase = +0,5us; Abweichung im Mittel 0,5us / Anzahl der Perioden 
von t=0 bis t=n. Mittelwert also entsprechend kleiner.
Wo kommen deine 5 cts her?

> Fehlende Nachrichten verwerfen.
Nochmal Interpretation oder Vorschlag? a) Es fehlt im Regelfall keine 
Nachricht, da die DCF-Tochter nicht mit Störungen daher kommt. Also 
verwerfe ich auch nichts.
_________

Abdul K. schrieb:
> Ich wohne so 420km entfernt vom Sender. Hier kann man schön die
> zeitweise Überlagerung beider Ausbreitungswellen beobachten. Mal 3
> Stunden volles Signal und dann wieder ne Stunde abnehmend bis es
> praktisch ganz verschwindet. Dann kommt es wieder langsam hoch und
> nur Gott weiß welche absolute Phasenlage es dann neuerdings hat.
> Genauso wie bei GPS dokumentiert, würde ich auch hier die
> Regelmäßigkeit im 24h Zyklus versuchen zu nutzen.
Deswegen setze ich -s. Beschreibung- darauf, nur Tagsüber zu 
synchronisieren. Die Phasenschwankungen sind in der Nacht ja leider 
unterirdisch groß.

> Dafür muß dein
> Oszillator aber auch entsprechend lange durchhalten.
Ja, es kommt natürlich auf die "Kurzzeit"stabilität der Oszillatoren an. 
Zunächst ist hier die der DCF-Tochter zu betrachten. Später dann der 10 
MHz-OCXO.

Ich weiß nicht, ob eine Whip.-A. das richtge ist. Wie lang wäre die? 
Ich habe nur endlich Platz ..

[Harald W. (wilhelms)]

Abdul K. schrieb:

> Eventuell keine Ferritantenne, sondern eine vertikale Whipantenne.

Man könnte ja auch eine senkrechte  λ/4 Antenne nehmen...
:-)

[Michael M. (michaelm)]

@ Harald,

ja, warum bin ich darauf bloß noch nicht gekommen? :-D

[Abdul K. (ehydra)]

Die vertikale Antenne wäre natürlich eine übliche elektrische Feldsonde, 
nicht resonant, also JFET.

Bzw  gibt ein Patent mit einem LT1028 realisiert.


Bei GPS werden topfenförmige Antennen realisiert, die 
Mehrfachwegeempfang unterdrücken. Bei DCF77 so sicherlich 
unrealisierbar, da dann riesig.

[Michael M. (michaelm)]

Lass mal gut, sein. An meiner Ferritantenne messe ich tagsüber ziemlich 
konstant 40-55 mV-SS und bin damit erst einmal recht zufrieden.

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Ralph Berres dazu etwas sagen, denn er besitzt ja seine DCF-Synchro
> noch. Eventuell hat er es schon mal berichtet und ich habe es nicht in
> Erinnerung.

Ich habe einen digitalen Integrator in Form einen Auf-Abwärtzzähler.

Der Phasenvergleicher besteht aus zwei Flip-Flops, welche im 1,2KHz 
Abstand konstante Impulse liefern, dessen Breite mit der Phasendifferenz 
größer wird.
je nach Richtung der Phasenabweichung liefert entweder der eine 
Flip-Flop impulse zum abwärtzzählen, oder der andere Flip-Flop Impulse 
zum aufwärtszählen. Diese Impulse werden mit dem 10MHz OCXO mit einen 
Undgatter verknüpft und gehen auf einen Auf-Abwärtzzähler. Die letzten 
16 Bit der Zählerkette gehen auf den DA-Wandler, welches die 
Abstimmspannung für den VCXO erzeugt.

Das heist je größer die Phasenabweichung ist, desto mehr 10MHz Perioden 
gehen alle 800us auf die Zählerkette. Die Zählerkette ist also ein 
Integrator.

Da dieses ganze Konstrukt jetzt mit dem VCXO einen 
state-Vario-Oszillator bilden würde , wird in der Mitte der Zählerkette 
Zählimpulse abgegriffen, welches einen Phasenschieber steuert, und somit 
den P-Anteil erzeugt.

Der Phasenschieber ist hinter dem VCXO geschaltet.

Das ganze kann man nachlesen unter
http://df6wu.de/Bauanleitungen%20Messtechnik/DCF-Frequenznormal/
Hier die ganzen Texte mit der Endung RTF anschauen.
Alle Dateien mit der Endung sh.tif sind Schaltbilder

Wenn ich das 10MHz Signal aus dem DCF Normal mit Sinussignal aus dem 
Rohde&Schwarz Rubidiumsignal oder dem GPS Frequenznormal mit Hilfe von 
einer Lissajous Figur auf dem Oszillografen vergleiche, dann braucht es 
ca 10 Minuten bis es einmal im Kreis gelaufen ist.

Ralph Berres

[Ralph B. (rberres)]

Abdul K. schrieb:
> Gott weiß welche absolute Phasenlage es dann neuerdings hat.
> Genauso wie bei GPS dokumentiert, würde ich auch hier die Regelmäßigkeit
> im 24h Zyklus versuchen zu nutzen. Dafür muß dein Oszillator aber auch
> entsprechend lange durchhalten.

Das geht schon. Aber nur, wenn man einen Rubidiumnormal mit DCF 
diszipliniert. Die Regelzeitkonstante muss dann 24 Stunden und länger 
betragen.

Das stabil zum laufen zu bekommen , ist eine echte Herausforderung.

Belohnt wird das ganze dann mit der Stabilität, welches das 
Rubidiumnormal über einen Zeitraum von 24 Stunden liefert.

Das könnte durchaus 10exp-11 oder wenn man Glück hat sogar 10exp-12 
sein.

Aber mal ehrlich. Wer benötigt sowas ernsthaft, auser sein Gewissen zu 
beruhigen?

Man sollte die Kirche im Dorf lassen.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Ralph B. schrieb:
> Wenn ich das 10MHz Signal aus dem DCF Normal mit Sinussignal aus dem
> Rohde&Schwarz Rubidiumsignal oder dem GPS Frequenznormal mit Hilfe von
> einer Lissajous Figur auf dem Oszillografen vergleiche, dann braucht es
> ca 10 Minuten bis es einmal im Kreis gelaufen ist.

Danke Ralph für deine Beschreibungen, die mir ja aus unseren Nachrichten 
und Gesprächen miteinander bestens bekannt sind.

Hattest du auch einmal DCF direkt mit Rb verglichen, d.h. wie weit das 
empfangene Signal in der Phase um den Sollwert schwankt und wie schnell 
sich diese Exkursionen wiederholen? Also ohne den OCXO inbegriffen?

Michael

[Harald W. (wilhelms)]

Michael M. schrieb:

> Hattest du auch einmal DCF direkt mit Rb verglichen,

Rubidium ist m.W. kein primäres Normal,
sondern kann abgeglichen werden. Deshalb
macht ein Vergleich da keinen Sinn.

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Hattest du auch einmal DCF direkt mit Rb verglichen, d.h. wie weit das
> empfangene Signal in der Phase um den Sollwert schwankt und wie schnell
> sich diese Exkursionen wiederholen?

ja habe ich. Siehe

Ralph B. schrieb:
> Wenn ich das 10MHz Signal aus dem DCF Normal mit Sinussignal aus dem
> Rohde&Schwarz Rubidiumsignal oder dem GPS Frequenznormal mit Hilfe von
> einer Lissajous Figur auf dem Oszillografen vergleiche, dann braucht es
> ca 10 Minuten bis es einmal im Kreis gelaufen ist.

Michael M. schrieb:
> Also ohne den OCXO inbegriffen?

wie soll das ohne den OCXO gehen?

Das runtergeteilte DCF77 hatte ich auch mal mit dem empfangenen Signal 
verglichen, doch hätte das Stunden gedauert, bis man was gesehen hätte.

Ralph Berres

[Ralph B. (rberres)]

Harald W. schrieb:
> Rubidium ist m.W. kein primäres Normal,
Das ist zwar richtig.

> sondern kann abgeglichen werden. Deshalb
> macht ein Vergleich da keinen Sinn.

Doch es macht schon Sinn, weil 10exp-10 sind bei einen Rubidiumnormal 
immer drin. Zumindest dann , wenn noch nicht wild dran gekurbelt wurde, 
und das Teil noch im Originalzustand sich befindet.

Ralph Berres

[Harald W. (wilhelms)]

Ralph B. schrieb:

> Doch es macht schon Sinn, weil 10exp-10 sind bei einen Rubidiumnormal
> immer drin.

Nun, das sind mindestens drei Grössenornungen schlechter als
das (langfristig gemittelte) DCF-Signal. Allerdings hat man
m.W. früher auch bei der Mainflingen-Uhr ein Rubidiumnormal
genommen. Das konnte man dann aber per Telefonleitung von
Braunschweig aus nachstimmen.

[Ralph B. (rberres)]

Harald W. schrieb:
> Nun, das sind mindestens drei Grössenornungen schlechter als
> das (langfristig gemittelte) DCF-Signal.

Ganz so schlimm ist es nicht.

Das DCF77 Signal ist zwar an einer Cäsium-Fontäne angebunden und hat 
deswegen ca 10exp-14 an Stabilität und maximale Abweichung am Sender.

Doch am Empfangsort kannst du froh sein wenn du mit vertretbaren Aufwand 
irgendwo bei 10exp-9 landest, die du tatsächlich nutzen kannst. 
Zumindest mit einen sehr guten Quarzofen.
Ein freilaufender Rubidiumnormal wird selten schlechter als 10exp-10 
sein eher Richtung 10exp-11 tendieren, sofern er nicht vermurkst ist.

Wenn du den Rubidium aber an den DCF77 anbindest, kannst du tatsächlich 
10exp-13 erreichen. Aber du benötigst Regelzeitkonstanten von Tage.

Das ist mit amateurmäßigen Mitteln kaum noch zu stemmen.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Harald W. schrieb:
> Rubidium ist m.W. kein primäres Normal,
> sondern kann abgeglichen werden. Deshalb
> macht ein Vergleich da keinen Sinn.

Moin Harald,
natürlich ist ein Rubidium kein Primär-Normal, klar.
Der Gedanke ist der, dass ein Rb-Oszillator grundsätzlich eine 
Stabilität in der Phase mit sich bringt, von der das empfangene 
DCF--Signal träumt.
Ich fände das aufschlussreich, wenn mir jemand sagt, dass die Phasenlage 
vom DCF z.B. tagsüber um 0,x us abweicht und dies mit einer sich alle x 
bis y Sekunden wiederholt.
Mehr geht also also um die Geschwindigkeit der ohnehin auftretenden 
Schwankungen, die ja am Tag ca. +/-0,5 us betragen. Die Periodizität 
könnte z.B. innerhalb weniger Sekunden (oder noch weniger) oder aber im 
Minutenbereich liegen. Je kleiner, desto besser für das Verfahren, denn 
dann habe ich eine Chance, das über die Zeit zu mitteln.

Michael

[Michael M. (michaelm)]

Harald W. schrieb:
> Nun, das sind mindestens drei Grössenornungen schlechter als
> das (langfristig gemittelte) DCF-Signal.

Ich nehme an, du beziehst das auf die Frequenz.
Hier ist jedoch die Phasenlage interessant, weil die ja kurzfristig 
schwankt.

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Mehr geht also also um die Geschwindigkeit der ohnehin auftretenden
> Schwankungen, die ja am Tag ca. +/-0,5 us betragen. Die Periodizität
> könnte z.B. innerhalb weniger Sekunden (oder noch weniger) oder aber im
> Minutenbereich liegen. Je kleiner, desto besser für das Verfahren, denn
> dann habe ich eine Chance, das über die Zeit zu mitteln.

Bei mir war es so das wenn ich die 10MHz aus dem Rubidium ( oder aus dem 
GPS-Frequenznormal ) mit den 10MHz aus meinen DCF77 Normal verglichen 
habe, sich die Phase etwa alle 10 Minuten um 360° gewandert ist. Das 
allerdings nicht kontinuierlich sondern sie ist zwischendurch auch mal 
stehen geblieben und sogar ein Stück zurückgewandert. Das ist halt die 
Unstabilität des Quarzoszillators oder der Betriebsspannung aus der die 
Referenzspannung für den DAC abgeleitet wird. So genau habe ich das 
nicht mehr untersucht, da ich damals noch keinen Rubidiumnormal hatte.

Das DCF77 Normal ist bei mir eindeutig unstabiler als das 
Rubidiumnormal.

Ich habe aber auch nie eine bessere Stabilität als 10exp-9 angestrebt, 
weil der Aufwand für höhere Stabilitäten zu erreichen extrem viel höher 
wird, als es bei mir schon war.


Michael M. schrieb:
> Hier ist jedoch die Phasenlage interessant, weil die ja kurzfristig
> schwankt.

Integrieren heist das Zauberwort. Möglichst Zeitkonstanten von Stunden.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

OK Ralph,

das ist dann eine ziemlich eindeutige Aussage. Es sind also mehrere 
"Tatverdächtige".. ;-)

Michael

PS: Ich werde (hoffe, heute) noch versuchen nachzuweisen, ob meine 
IE-500 als Mischer für DCF taugen (oder auch nicht :-()...

[Harald W. (wilhelms)]

Michael M. schrieb:

> Ich nehme an, du beziehst das auf die Frequenz.
> Hier ist jedoch die Phasenlage interessant, weil die ja kurzfristig
> schwankt.

Die Phasenlage schwankt aber nicht im Sender, sondern die Schwankungen
passieren auf dem Übertragungsweg.

[Michael M. (michaelm)]

Ja, richtig. Und es gilt, genau die im empfangenen und aufbereiteten 
Signal zu minimieren. Deswegen...

Michael

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Ja, richtig. Und es gilt, genau die im empfangenen und aufbereiteten
> Signal zu minimieren. Deswegen...

Das geht nur mit extremst lange Regelzeitkonstanten. Die 
Phasenschwankungen mitteln sich dann raus.

Aber wenn man nicht die volle 10exp-14 welche DCF77 theoretisch bietet 
benötigt, kommt man auch mit kürzeren Regelzeitkonstanten aus. Nur muss 
man dann die Tag-Nacht resultierende Phasenschwankungen ignorieren.

Solange die Schwankungen nicht zu schnell sind stören diese 
normalerweise auch nicht. ( Der Frequenzzähler merkt die sowieso nicht 
).

Problematisch wird es dann , wenn die Phasenschwankungszeit in den 
Bereich der Regelzeitkonstante kommt.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Ralph B. schrieb:
> Aber wenn man nicht die volle 10exp-14 welche DCF77 theoretisch bietet
> benötigt, kommt man auch mit kürzeren Regelzeitkonstanten aus.
Davon (14exp(-14)) kann man ja nachts träumen...
"Auf dem Teppich bleiben..." sagtest du. An die exp(-10) würden mich 
schon glücklich machen.

> Problematisch wird es dann , wenn die Phasenschwankungszeit in den
> Bereich der Regelzeitkonstante kommt.
Das kann ich mir sehr gut vorstellen.

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> An die exp(-10) würden mich
> schon glücklich machen.

Dazu benötigst du einen Quarzofen der innerhalb mehreren Stunden um 
maximal diese exp(-10) läuft. Das ist schon sehr ambitioniert.

Und du benötigst Regelzeitkonstanten von mehreren Stunden.

Das bedeutet aber auch weiterhin, das die Referenzspannung deines DACs 
ebenfalls entsprechend stabil ist.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Ralph B. schrieb:
> Dazu benötigst du einen Quarzofen der innerhalb mehreren Stunden um
> maximal diese exp(-10) läuft. Das ist schon sehr ambitioniert.

Ich sag mal als Stichwort HP10811. Nur die derzeit aufgerufenen ca. 
180,-€ sind mir einfach etwas zu viel.

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Ich sag mal als Stichwort HP10811.

Ich bin mir nicht mal sicher, ob der den Anforderungen für 10exp-10 
genügen würde.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Laut Ulrich Bangerts Angaben läuft sein 10811 (etwas wärmer eingepackt) 
mit unter 1exp(-12) @ 60s und hält <2exp(-12) @ 1000s. S-T-Diagramm ist 
in dem PDF: http://www.ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf

Mal als Maßstab. Ich meine, ich hätte ähnliche Angaben auch schon aus 
anderen Quellen gehabt.

Michael

[Michael M. (michaelm)]

So,

nachdem der IE-500 sich für 77,5 kHz als durchaus brauchbar 
herausgestellt hat, habe ich ihn mal mit Diplexer, LO-Filter und 
IF-Dämpfungsglied versehen, s. Anhang. Wenn keine Schaltungsfehler drin 
sind oder evtl. Verbesserungen nötig, kann ich das auch mal aufbauen und 
testen; ich hoffe, dass ich dann mit definitiven Pegeln aufwarten kann.

Ich habe das von AndreasK hier 
Beitrag "Re: Datenblatt IE 500 (DBM)" verlinkte Dokument 
(https://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/qex/2001/05_06/page45/index.html) 
als Grundlage genommen.

Am ZF-Ausgang werde ich wohl auf den Diplexer verzichten müssen, da bei 
ZF = 20 Hz unrealistisch hohe Induktivitäten herauskommen. Stattdessen 
fand jetzt (erst mal) ein einfacher Abschwächer mit 3 dB (oder etwas 
mehr)  Anwendung.
Vielleicht gibt es ja noch andere Möglichkeiten für den Ausgang?

[Michael M. (michaelm)]

So, erste Messwerte (Toleranzfeld ca. +/- 0,5 dB) aus dem Probeaufbau 
mit dem IE-500 sind da:

LO = 77k5 Hz, +7,5 dBm, direkt am IE-500 gemessen
RF = 77k52 Hz, -13 dBm bis -4 dBm, direkt am IE-500 gemessen
IF = 20 Hz, -19 dBm bis -10 dBm, hinter PAD + 50-Hz-TP (-6,6 dB ges.) 
gemessen

Die Mischdämpfung beträgt also ca. 6 dB; ich kann mich darüber absolut 
nicht beklagen (und sogar freuen). ;-)

Momentanes Problem(chen):
1. Um genügend LO-Pegel zu bekommen, musste ich (erst einmal) das 
geplante 6dB-PAD weglassen. Mit diesem ist das Signal nach dem 
Collins-TP wunderbar sauber, ohne sieht das Dach (eines fast-Rechteck) 
ziemlich wellig aus. Da muss später eh noch eine Trennstufe mit 
Verstärkung dazwischen, weil das Signal aus dem Teiler (10 MHz ./. 129) 
ja beide Mischer versorgen muss.
2. Der Sinalgenerator (RF-Signal) jittert fröhlich :-( , was am Zähler 
eindeutig zu sehen ist. Mal sehen, ob ich ihn irgendwie noch beruhigen 
kann... Er braucht sowieso mal ein wenig Pflege.

Michael

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> LO = 77k5 Hz, +7,5 dBm, direkt am IE-500 gemessen

sehe ich das richtig das dieses Signal vom Empfänger kommt?

Michael M. schrieb:
> RF = 77k52 Hz, -13 dBm bis -4 dBm, direkt am IE-500 gemessen

sehe ich das richtig das dieses Signal das durch 129 geteilte Signal des 
Oszillators ist?

wieso schwankt das 77,52KHz Signal so stark im Pegel?

oder hast du in deinen Blockschaltbild LO und RF vertauscht?

Ich ätte erwartet das die 77,5KHz aus dem Empfänger Pegelschwankungen 
unterliegt.

Wenn ja dann würde ich RF und LO tauschen und dafür sorgen das der dann 
neue LO-Port mit 77,52KHz jetzt die +7dbm Pegel bekommt.

Der LO Pegel muss im Gegensatz zum RF Pegel konstant die +7dbm haben.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Ralph B. schrieb:
> Wenn ja dann würde ich RF und LO tauschen und dafür sorgen das der
> dann neue LO-Port mit 77,52KHz jetzt die +7dbm Pegel bekommt
> Der LO Pegel muss im Gegensatz zum RF Pegel konstant die +7dbm haben.

Guten Morgen Ralph,

die Zuordnung LO/RF im testaufbau ist schon korrekt:

Der LO bekommt momentan konstante +7,5dBm, aufbereitet aus 155kHz 
(Quelle SMS2) geteilt durch zwei, gefolgt von zwei parallel geschalteten 
Leitungstreibern, danach Collins-TP und in den LO.
In der wahren Anwendung stammt das dann aus dem OCXO 10 MHz geteilt 
durch 129, gefolgt von einer Pufferstufe, dann Wilkinson-Teiler, PAD und 
in die   LOs.
Ich muss derzeit leider diesen Umweg machen, weil der SMS2 leider nur 
bis 100kHz runtergeht. Wenn der die 77,5kHz direkt erzeugen könnte, 
wär's mir auch sehr viel lieber und ich hätte dann eine wunderbar schöne 
Signal-Qualität.
Ich hatte zunächst -6dB dazwischen, Signal "erstklassig", aber eben viel 
zu wenig Pegel. :-(

Das RF-Signal mit variablen Pegel für den Test kommt aus einem 
Signalgenerator über den Diplexer in den RF-Eingang. Das sieht -für sich 
betrachtet- so weit super aus, nur eben dieser fiese Jitter...

Michael

[Abdul K. (ehydra)]

Mit dem KISS-Mixer vom Trask konntest du dich nicht anfreunden?

[Michael M. (michaelm)]

Hi Abdul,

warum sollte ich einen/zwei Mixer extra bauen, wenn hier (wie sich 
herausgestellt hat) drei geeignete rumliegen? Außerdem habe/hätte ich 
mit Sicherheit keine oder kaum passende Kerne zum Bewickeln da.
Da greif ich doch lieber in die Vorratskiste...

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Michael M. schrieb:
> Laut Ulrich Bangerts Angaben läuft sein 10811 (etwas wärmer eingepackt)
> mit unter 1exp(-12) @ 60s und hält <2exp(-12) @ 1000s. S-T-Diagramm ist
> in dem PDF: http://www.ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf
>
> Mal als Maßstab. Ich meine, ich hätte ähnliche Angaben auch schon aus
> anderen Quellen gehabt.
>
> Michael

Der HP ist schon ein Biest. Der hat einen Sc cut Quarz und einen dicken 
Alu-Block als thermische Masse. Wenn man den noch gut einpackt und mit 
einem Doppelofen bei Laune hält, sind 1*10-12 durchaus vorstellbar. Das 
Fenster sollte man auch zu lassen.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Der HP ist schon ein Biest.....
Wie soll ich das verstehen? :-)

> .... Wenn man den noch gut einpackt und mit
> einem Doppelofen bei Laune hält,...
Hat er bzw. ist er doch. Zumindest einen einfachen...

Michael

[Gerhard H. (ghf)]

Der 10811 ist ganz OK, aber er ist definitiv nix besonderes.
Offener Einfachofen, oder, wie Rubiola schreibt: konstruiert mit
Massenfertigung im Sinn. MTI-260 und MV-89A sind vermutlich besser.
Wenn ich Zeit habe, werde ich's mal ausmessen.

Ich habe ein Board gemacht, auf das wahlweise alle bekannten Öfen
passen und das 1pps erzeugen kann, und das den Ofen auf eine
externe Referenzfrequenz lockt. Regelsinn als strapping-option etc..
Locken auf externe 1pps funktioniert noch nicht befriedigend.

Ein 20 dBm Ausgangstreiber mit optionalem Frequenzverdoppler und
Sub/Harmonischenfilter sind auch da. Der Phasendetektor und die
1pps-Erzeugung sind in einem Coolrunner2.

Und, nachdem ich Rubiola schon mal erwähnt habe:  www.rubiola.org.

Gruß, Gerhard

[Tobias P. (hubertus)]

Gerhard H. schrieb:
> Der 10811 ist ganz OK, aber er ist definitiv nix besonderes.
> Offener Einfachofen, oder, wie Rubiola schreibt: konstruiert mit
> Massenfertigung im Sinn. MTI-260 und MV-89A sind vermutlich besser.
> Wenn ich Zeit habe, werde ich's mal ausmessen.
>
> Ich habe ein Board gemacht, auf das wahlweise alle bekannten Öfen
> passen und das 1pps erzeugen kann, und das den Ofen auf eine
> externe Referenzfrequenz lockt. Regelsinn als strapping-option etc..
> Locken auf externe 1pps funktioniert noch nicht befriedigend.
>
> Ein 20 dBm Ausgangstreiber mit optionalem Frequenzverdoppler und
> Sub/Harmonischenfilter sind auch da. Der Phasendetektor und die
> 1pps-Erzeugung sind in einem Coolrunner2.
>
> Und, nachdem ich Rubiola schon mal erwähnt habe:  www.rubiola.org.
>
> Gruß, Gerhard

Hi Gerhard,
deine Platine sieht sehr hübsch aus. Darf man das Schaltbild mal 
angucken?


Gerhard H. schrieb:
> Der 10811 ist ganz OK, aber er ist definitiv nix besonderes.

Gerhard H. schrieb:
> MTI-260 und MV-89A sind vermutlich besser.

ich habe beide hier. Gemäss den Datenblättern sollten sie etwa gleich 
sein, zumindest was das Phasenrauschen angeht. Beim 10811 jedoch ist 
noch eine Allanvarianz spezifiziert, was, soweit ich mich erinnere, beim 
MTI260 nicht der Fall ist.
Und was auch auffällt - der HP ist, im Vergleich zum 260er, ein riesen 
Trümmer. Das muss nicht unbedingt ein Qualitätsmerkmal sein, aber es 
könnte darauf hindeuten, dass der HP eventuell sorgfältiger isoliert 
ist. Daher würde ich jetzt nicht unbedingt darauf wetten, dass der 
MTI-260 besser ist. Aber ich kann mich natürlich täuschen. Der MTI-260 
hat natürlich noch den unschlagbaren Vorteil, dass er nicht 42 
verschiedene Versorgungsspannungen benötigt. Benötigt der 10811 nicht 
irgendwo sogar noch eine negative Spannung? (vielleicht verwechsle ich 
das aber grade mit dem 10544).

[Ralf S. (ralf_s572)]

Der HP braucht ca. 20-30V für den Ofen und 12V für den Osc. Er ist auch 
nicht isoliert, sondern ein riesiger Alu-Klumpen.

[Tobias P. (hubertus)]

Ralf S. schrieb:
> Er ist auch
> nicht isoliert, sondern ein riesiger Alu-Klumpen.

das ist entweder falsch, oder es gibt verschiedene Versionen. Ich habe 
in meinem Signalgenerator HP 8663A einen HP 10811A Ofen drin, und dieser 
ist definitiv intern mit Iso-Matten ausgestattet. Die kann ich nämlich 
durch das Löchlein, wo man mit dem Schraubendreher auf das Trimmpoti 
zugreifen kann, sehen. (Besser gesagt: konnte - jetzt ist alles wieder 
hübsch verbaut.)

[Ralf S. (ralf_s572)]

Die 3 mm Schaumstoff würde ich jetzt nicht als Isolierung bezeichnen:
http://216.92.148.237/GPS-oven-journey.htm

[Michael M. (michaelm)]

Gerhard H. schrieb:
> Der 10811 ist ganz OK, aber er ist definitiv nix besonderes.
> Offener Einfachofen, oder, wie Rubiola schreibt: konstruiert mit
> Massenfertigung im Sinn. MTI-260 und MV-89A sind vermutlich besser.
> Wenn ich Zeit habe, werde ich's mal ausmessen.

Moin Gerhard,
das würde mich auch definitv interessieren. Bis jetzt habe ich nur nach 
dem HP Ausschau gehalten; der Morion 89 ist noch viel seltener im 
Angebot (die Zeit der "Marktflutung" ist durch).
Hast einen Link zu dem Morion-DB?
Wenn so einer irgendwo günstig (= <80,- , Ziel ca. 50,-?) angeboten 
wird, würde ich DEN natürlich auch nehmen. Am liebsten natürlich NOS...
 ;-)

Ralf S. schrieb:
> Er ist auch
> nicht isoliert, sondern ein riesiger Alu-Klumpen.
Das DB des 10811 sagt über die mechanische Konstruktion nur wenig aus; 
gegen "nur" Aluklumpen spricht eigentlich die doch recht fixe 10 Minuten 
Aufwärmzeit.
Ein wenig Dämmung ist doch schon drinne, besser als gar nichts:
> Die 3 mm Schaumstoff würde ich jetzt nicht als Isolierung bezeichnen:
> http://216.92.148.237/GPS-oven-journey.htm
Danke für den Link, den ich auch noch nicht gefunden hatte.

Michael

[Ralph B. (rberres)]

Gerhard H. schrieb:
> Der 10811 ist ganz OK, aber er ist definitiv nix besonderes.
> Offener Einfachofen, oder, wie Rubiola schreibt: konstruiert mit
> Massenfertigung im Sinn.

Der HP10811 ist der Nachfolger des HP10544

Ob das nun Doppelöfen sind weis ich nicht.

Beide geben aber eine Stabilität von 5exp-10 / Tag an.

Das ist schon nicht der schlechteste Ofen.

Ralph Berres

[Ralf S. (ralf_s572)]

Der wurde Anfang der 80er entwickelt und meiner Meinung nach der beste 
Ofen, den es gibt. Da waren noch echte HF-Profis am Werk, die wirklich 
wissen, was sie tun. Das ganze Wissen ist leider die letzten 4 
Jahrzehnte verloren gegangen durch die Digitalisierung und der Abwendung 
von der Analogtechnik.

[Ralf S. (ralf_s572)]

Michael M. schrieb:

> gegen "nur" Aluklumpen spricht eigentlich die doch recht fixe 10 Minuten
> Aufwärmzeit.

Man kann auch mit 4 statt 2 Watt heizen, dann geht es schneller. Wenn 
sich dann alles eingependelt hat, muss man nur wenig nachheizen und der 
Alublock stabilisiert alles (thermisches RC-Glied).

[Gerhard H. (ghf)]

Da sind wohl die ganzen BVAs spurlos an dir vorübergegangen,
und nachdem es die BVAs nicht mehr gibt, sorgen Temex und
Morion gerade für vollwertigen Ersatz, wenn auch zu etwas
abgehobenen Preisen. (5-stellig)
Und Wenzel und Axtal darf man auch nicht vergessen.
Meinen alten FEI 405 habe ich ebenfalls mitten im E-13-Land gemessen.
Vom MTI-260 gibt es Versionen, die sich schon im preiswerten
Rubidium-Lager behaupten können.


Und nein, es ist kein Wissen verloren gegangen. Es war nie so gut
wie heute. Der 10811 war nicht schlecht zu seiner Zeit, aber
er ist wirklich nix besonderes.

[Gerhard H. (ghf)]

Michael M. schrieb:

> dem HP Ausschau gehalten; der Morion 89 ist noch viel seltener im
> Angebot (die Zeit der "Marktflutung" ist durch).
> Hast einen Link zu dem Morion-DB?
> Wenn so einer irgendwo günstig (= <80,- , Ziel ca. 50,-?) angeboten
> wird, würde ich DEN natürlich auch nehmen. Am liebsten natürlich NOS...

Meine Erfahrungen mit chinesischen Alt-Morions waren eher durchwachsen.
Ausgebaut mit Hammer & Sichel und das hat man ihnen auch angesehen.

Ich habe neulich einen zerlegt der je nach Abstimmspannung
Schwingaussetzer hatte. Der Quarz selber geht noch, etwa ein
Q von 2.2 Meg bei 5 MHz. Ich werde damit spielen, wo bekommt man
schon ohne große Investitionen einen richtig guten SC-Quarz?

Man kann aber auch Glück haben. Ich benutze 2 Morions für die
Kreuzkorrelationsmessungen mit dem Timepod.

Die Schaltung des OCXO-Boards ist nicht geheim. Ich will aber nicht
dass sie im unfertigen Zustand durchs Netz geistert. Wer wirklich was
damit machen will kann auch eine Platine bekommen. Bei €14,40 für
10 Stück von JLCPCB ist das ja nicht mal ein halbes Bier.

[Tobias P. (hubertus)]

Gerhard H. schrieb:
> Die Schaltung des OCXO-Boards ist nicht geheim. Ich will aber nicht
> dass sie im unfertigen Zustand durchs Netz geistert. Wer wirklich was
> damit machen will kann auch eine Platine bekommen. Bei €14,40 für
> 10 Stück von JLCPCB ist das ja nicht mal ein halbes Bier.

da würd ich gleich einsteigen. Aber den Coolrunner müsste man auch 
haben. Ich zumindest besitze dafür leider keinen Programmer.

Was sagst du zum Oscilloquartz 8663 und dessen Nachahmung UCT 108663? 
bei Interesse könnte ich von den UCT ein paar abgeben. Scheinen OK zu 
sein und sind definitiv neu.

BVA: sind das eigentlich auch OCXO? Ich habe einen Quarz hier, von dem 
ich nicht weiss, ob es ein BVA ist, da ich noch nie einen gesehen habe. 
Aber wenn dann stelle ich mir einen BVA genau so vor wie das Ding das 
ich hier habe :-) aber es ist nur ein reiner Quarz, also kein Osc.

Gerhard H. schrieb:
> Ausgebaut mit Hammer & Sichel und das hat man ihnen auch angesehen.

nicht zuletzt deshalb kaufe ich auch keine China-OCXOs. Wenn die aus den 
USA kommen, kann man noch eher davon ausgehen, dass der Verkäufer 
gewusst hat, wie man die fachgerecht erntet. Leider ist die Bucht 
überflutet mit lausigen Angeboten.

[Ralf S. (ralf_s572)]

Da scheint es ein neues Flagschiff zu geben von Morion. Echt feines 
Teil. Leider sind die Preise geheim:
http://www.morion.com.ru/catalog_pdf/30-MV336_REV_16.pdf

[Michael M. (michaelm)]

Ist ja Wahnsinn... <5exp(-13) @1s... :-D

[Ralf S. (ralf_s572)]

Michael M. schrieb:
> Ist ja Wahnsinn... <5exp(-13) @1s... :-D

Laut Homepage haben die 80 Jahre Erfahrung in Quarzen. Da kommt man als 
DIY nicht dagegen an.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Da kommt man als DIY nicht dagegen an.

Ich denke, sollte man hobbymäßig auch nicht wirklich als Ziel haben. ^^
Da ist ein Cs-Normal ja nicht mehr weit weg.
Das Rauschen ist auch ziemlich beachtlich.

[Ralf S. (ralf_s572)]

Michael M. schrieb:
> Ralf S. schrieb:
>> Da kommt man als DIY nicht dagegen an.
>
> Ich denke, sollte man hobbymäßig auch nicht wirklich als Ziel haben. ^^
> Da ist ein Cs-Normal ja nicht mehr weit weg.

Ich vermute mal, bei 500 Angestellten machen die ihre SC-cut-Quarze 
selbst und selektieren dann auch noch auf Teufel komm raus. Dann kommen 
die Dinger ein paar Jahre in die Alterung (wie beim Wein oder Käse). Die 
verschiedenen Qualitäten werden dann mit den entsprechenden Preisen 
verkauft.

[Gerhard H. (ghf)]

Tobias P. schrieb:

> BVA: sind das eigentlich auch OCXO? Ich habe einen Quarz hier, von dem
> ich nicht weiss, ob es ein BVA ist, da ich noch nie einen gesehen habe.
> Aber wenn dann stelle ich mir einen BVA genau so vor wie das Ding das
> ich hier habe :-) aber es ist nur ein reiner Quarz, also kein Osc.

BVAs sind so aufwendig, dass es auf den Ofen echt nicht mehr ankommt.
Der Quarz ist nicht für die Elektroden Metall-beschichtet sondern
die Ankopplung geht "über die Luft" durch2 benachbarte Hilfsquarze.


> Gerhard H. schrieb:
>> Ausgebaut mit Hammer & Sichel und das hat man ihnen auch angesehen.
>
> nicht zuletzt deshalb kaufe ich auch keine China-OCXOs. Wenn die aus den
> USA kommen, kann man noch eher davon ausgehen, dass der Verkäufer
> gewusst hat, wie man die fachgerecht erntet. Leider ist die Bucht
> überflutet mit lausigen Angeboten.

Ja. Ein Typ in Florida hat vor ein paar Jahren GPS-Receiver verkauft,
die von HP/Agilent für Lucent gebaut wurden. Die sind redundant,
2 Einschübe, einer davon mit GPS, beide mit je einem MTI-260.
Wirklich new old stock, noch original-verpackt, nie aufgemacht.

Die ohne den GPS-Receiver waren fast unverkäuflich, er hat mir für
20 Stk. einen Preis gemacht, dass ich nicht nein sagen konnte.

Die Idee war, 16 Stück gaaaanz langsam an eine sonstige Referenz
anzubinden, alle Ausgänge mit Wilkinsons zu addieren und sich an
dem durch die Mittelung über 16 verbesserten Phasenrauschen zu erfreuen.

Das ist auch der eigentliche Grund für das OCXO-Support board.

Für die Lucent-GPS:
<   http://www.hoffmann-hochfrequenz.de/downloads/DoubDist.pdf    >

Wieso sich da jemand mit DCF77 abplagt ist mir ein Rätsel.

Die ganz neuen Morions und Temexe haben übrigens einen ganz neuen
Resonator. Das ist kein ausgesuchter SC-Cut. Was Substantielles
habe ich noch nicht 'rausbekommen. Wenzel hat auch ein paar
schöne 100 MHz-Oszillatoren aus Citrin statt Quarz. Rubiola
hat neulich darüber geschrieben.


Gruß, Gerhard

[Ralf S. (ralf_s572)]

> Wieso sich da jemand mit DCF77 abplagt ist mir ein Rätsel.
>

DCF77 hat eine Genauigkeit von 1*10-13 wenn es gut läuft.

[Ralph B. (rberres)]

Ralf S. schrieb:
> DCF77 hat eine Genauigkeit von 1*10-13 wenn es gut läuft

Träume weiter recht süß

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Gerhard H. schrieb:
> ...Wieso sich da jemand mit DCF77 abplagt ist mir ein Rätsel...

Hi Gerhard,
es gibt ein paar ganz einfache, auch logische Gründe.

1. Es gab einen HW-"Grundstock", der hier noch sein Schattendasein 
fristete. Genau war das ein alter, vor 25-30 Jahren entstandener, besser 
zusammengeschusterter Empfangsteil, der aus dem Experimentierstadium 
noch nicht herausgefunden hatte.

2. Zwischenzeitlich ließen es die Lebensumstände einfach nicht zu, das 
weiter zu verfolgen; ich hatte sogar fast 20 Jahre keinen "Basteltisch".

3. Material für den Empänger (mit Quarzen, die noch nicht eingesetzt 
waren) und drumherum liegt hier; nicht alles, aber soweit ausreichend. 
Ich werde nicht viel dazukaufen müssen.

4. Ralph Berres Beschreibung seiner ersten digitalen Integrierer-Version 
brachte die kleine Glut wieder hoch.. ;-) Der Reiz, die digitale Lösung 
vielleicht etwas unaufwändiger zu gestalten, war der Ansporn, aber eben 
NICHT mit Mikro-Professor. Ich will schließlich wissen und überblicken 
können, was in jeder einzelnen Stufe passiert. ;-)
Wenn mir -wie geschehen- jemand (ich glaub' Joggel E.) einen "Professor" 
mit 160 Seiten Doku vorschlägt und ich erst ein Aufbaustudium von einem 
halben Jahr machen muss, dann ist mir die "zu-Fuß"-Technik echt lieber. 
DABEI kann ich noch viel lernen und Erfahrungen sammeln.

5. Das ganze muss zwingend zu meinen Bastel- und Mess-Möglichkeiten 
passen, solange Augen und Hände das noch mitmachen.
Ich habe zwar im letzen Jahr meinen Bestand etwas modernisieren können, 
jedoch ansonsten keinen Zugriff auf Geräte in der mittleren/oberen 
Villen-Preisklasse (NP gesehen). Einen Spekki mit Frequenzbereich ab 9 
kHz habe ich nicht (Wunschtraum). Aber dafür kann ich (seit gestern, 
endlich !) mal bis max. 50 MHz wobbeln; das ist doch auch schon mal 
was.. :-) Sowas habe ich mir dann eben mal "geleistet".

6. Spaß soll das Ganze auch noch machen, denn es ist und bleibt Hobby 
für mich. Ich habe im vergangenen Jahr SEHR viel über das Thema, 
Detail-Geschichten gelesen und an Grundlagen dazugelernt. Das soll jetzt 
zur Anwendung kommen. Es bringt mir nichts, wenn da ein Tausendfüßler 
auf der Platine sitzt oder eine Blackbox, der/die das alles kann und 
macht, jedoch ich ihn/sie nicht oder nur teils verstehe. Außerdem habe 
ich Zweifel, dass der ein DMTD-System ersetzen kann.

7. Wie bereits w.o. gesagt, hat u.a. Egon D. mir dabei entscheidende 
Hilfestellung mit seiner sehr konstruktiven Kritik gegeben, die ich 
dankbar annehme bzw. angenommen habe. Ebenso hat Ralph B. an vielen 
"kleinen" Stellen (z.B. State Vsriable Osc.) enorm viel dazu 
beigetragen.

Noch Fragen (Kienzle ;-) )?
_____

> BVAs sind so aufwendig, dass es auf den Ofen echt nicht mehr ankommt.
> Der Quarz ist nicht für die Elektroden Metall-beschichtet sondern
> die Ankopplung geht "über die Luft" durch2 benachbarte Hilfsquarze.

Gibt es darübr im Netz was zu Lesen? Wäre interessant...

Michael

[Gerhard H. (ghf)]

Richtig viel gibt's nicht darüber, aber kurzes Googlen nach
 BVA crystal oscillator
ergibt immerhin

< 
https://www.researchgate.net/publication/224721976_A_New_Generation_of_Very_High_Stability_BVA_Oscillators 
>

was aber nicht viel über den Quarz sagt, ausser SC-Schnitt.

<  http://www.sungwhatech.com/product/pdf/case/8607.pdf   >

< 
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiGsaPe7_DqAhUCDuwKHU98AoIQFjAJegQIBxAB&url=https%3A%2F%2Ftf.nist.gov%2Fgeneral%2Fpdf%2F214.pdf&usg=AOvVaw2YipuYE_b-y4kUQowCww4N 
>

< 
https://members.femto-st.fr/sites/femto-st.fr.patrice-salzenstein/files/content/Peer-review-journal/smdo160017.pdf 
>

http://www.leapsecond.com/museum/osa8607/

Bzgl. DCF77: Ich bin auf den Berg gestiegen weil er da war,
reicht eigentlich als Begründung. Sagen die Bergsteiger zumindest.

Jemand anderes sieht's halt anders. Ich habe den Everest auch
schon fett und bräsig vor mir liegen sehen und das hat kein
bisschen die Idee geweckt dass ich da drauf müsste.
Nee. Endlich mal wieder warm duschen!

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ist doch schön, wenn sich die Amis und Russen gegenseitig die Satelliten 
abschiessen und man hat noch den guten alten deutschen DCF77.

[Gerhard H. (ghf)]

Ralf S. schrieb:
>> Wieso sich da jemand mit DCF77 abplagt ist mir ein Rätsel.
>>
>
> DCF77 hat eine Genauigkeit von 1*10-13 wenn es gut läuft.

Schön für die PTB, wenn sie so ein Normal haben. Die haben
noch deutlich besseres. Über ein paar Sekunden ist das
gerade 3 mal besser als mein FEI-405-Oszillator, den ich mal
von jemand in der Timenuts-Gruppe gekauft habe.

Das bedeutet nur leider nicht, dass du auf der Empfängerseite
irgendwas hast, was auch nur in die Nähe kommt. Alles, was du hast
ist ein lokales Schwungrad, das ein gekaufter Ofen ist wenn's
gut kommt. Und für alle praktischen Messungen hast du eben nur
dieses Schwungrad zur Benutzung.

Dass das Schwungrad  mit einer Zeitkonstante von einer Woche
den täglichen Ausbreitungsschwankungen des DCF77 hinterherhechelt
hilft dir genau garnix. Die genaue Frequenz gemittelt über einen
Monat ist ungefähr so prickelnd wie Fliegen beim Kopulieren zuzusehen.

Gerhard

[Michael M. (michaelm)]

Gerhard H. schrieb:
> Richtig viel gibt's nicht darüber, aber kurzes Googlen nach
>  BVA crystal oscillator
> ergibt immerhin....

Danke Gerhard für die Links, die ich mir dann bei Zeiten (oder, wenn ich 
Langweile habe ?) auf jeden Fall ansehen werde.

Zu meine Asuführungen w.o. habe ich eigentlich nichts zu ergänzen, 
außer, dass mir eine Genauigkeit von 10exp(-9) als Ziel ausreicht. 
Wenn's darunterliegen sollte, dann habe ich viel Glück gehabt... :-)

Ich will ja der PTB keine Konkurrrenz machen.


@ Gerhard O.
Deine WWV-Geschichten in allen Ehren.... du hst sie bereits im 
ursprünglichen Thema erzählt und sie haben leider mit der 
DCf-Problematik hier wirklich wenig gemein.
Fachliche Tips zur DCF-Aufbereitung Vers. II nehme ich natürlich gerne 
zur Kenntnis und entgegen.

Michael

[Gerhard O. (gerhard_)]

Deshalb löschte ich den Beitrag wieder. Zu DCF77.5 kann ich praktisch 
mangels Zugang wenig beitragen. Viel Erfolg noch mit dem Projekt.

Gerhard

[Ralf S. (ralf_s572)]

Gerhard H. schrieb:

> Das bedeutet nur leider nicht, dass du auf der Empfängerseite
> irgendwas hast, was auch nur in die Nähe kommt. Alles, was du hast
> ist ein lokales Schwungrad, das ein gekaufter Ofen ist wenn's
> gut kommt. Und für alle praktischen Messungen hast du eben nur
> dieses Schwungrad zur Benutzung.
>
> Dass das Schwungrad  mit einer Zeitkonstante von einer Woche
> den täglichen Ausbreitungsschwankungen des DCF77 hinterherhechelt
> hilft dir genau garnix. Die genaue Frequenz gemittelt über einen
> Monat ist ungefähr so prickelnd wie Fliegen beim Kopulieren zuzusehen.
>
> Gerhard

Ich weiß nicht, was Du hast. Ein guter DCF77-Empfänger mit 
schmalbandigem Filter z.B. 10 Hz, ist super. Eine große Zeitkonstate 
brauchst Du bei GPS genauso. Das jittert auch wie ein Kuhschwanz je nach 
Atmosphäre. Mein Zähler zeigt 10,000.000 MHz an und das stabil. Sogar 
noch im 100 mHz-Bereich (10e-8). Das genügt völlig, weil es keinen DUT 
gibt, der besser wäre. Und andere OCXOs gleiche ich damit nicht ab.

[Gerhard H. (ghf)]

Das 10 Hz-Filter ist für sich alleine schon problematisch
genug. Es hat z.B. einen Temperaturgang, der sich auf die
Durchlaufzeit durch das Filter auswirkt. Ein Minimalphasen-
netzwerk hat an den -3dB-Punkten +-45° Phasenverschiebung.
Es kann schlimmer kommen.

Überlege mal, wieviel Laufzeit das bei 77.5 KHz ausmacht.
Und die PLL versucht, alle Phasenänderungen wegzuregeln,
dadurch, dass sie den Quarzoszillator langsamer oder
schneller macht um den Zeitfehler auszugleichen.

Auch wenn der Phasenfehler in Wirklichkeit überhaupt nicht
existiert. Abgesehen von Mehrwege-Ausbreitung, die existiert
schon, was zum Fading führt.

Beim GPS-System braucht man kein solches Quarzfilter.
Die Chipfrequenz ist je nach Kanal einige MHz. Die
Selektionsanforderungen sind wesentlich geringer, der
Frequenzbereich ist weiträumig gesperrt. Durch den
Zugang zu vielen Sats kann man die Ionosphäre heraus-
rechnen, vor allem wenn man auch noch verschiedene
Frequenzen benutzen kann. Und weil man heute auf die
Trägerphase locken kann, sind alle Kanäle benutzbar.

Das Lucent-GPS hier meldet sich nach einer
Viertelstunde betriebsbereit wenn der Ofen warm ist
und nicht nach einem Monat. Die Konstellation der SATs
ändert sich sowieso andauernd. Das ist in den Grundlagen
des Systems eingepreist.

Gerhard

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ich sag ja nicht, GPS ist schlecht, aber das alte DCF funktioniert auch 
bis zu einem bestimmten ausreichenden Grad. Meine PLL braucht ca. 30 
Min, dann ist der Käse gegessen. Sogar nachts, wo der Empfang sehr 
schlecht ist.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> ...aber das alte DCF funktioniert auch
> bis zu einem bestimmten ausreichenden Grad. Meine PLL braucht ca. 30
> Min, dann ist der Käse gegessen. Sogar nachts, wo der Empfang sehr
> schlecht ist.

Moin Ralf,

das nehme ich dir in soweit ab, als dass man es "bis zu einem bestimmten 
ausreichenden Grad" betrachtet.
Ich weiß natürlich nicht, wo dieser Grad bei deinem Empfänger + 
Disziplinierung liegt und wie hoch dein Anspruch an Genauigkeit und 
Stabilität ist. Das kannst du ja mal erzählen, wie das System aufgebaut 
ist (welcher Empfänger usw.) und welche Zeitkonstanten bei dir 
"arbeiten".

Fakt ist, dass (gerade die nächtlichen Abweichungen der Phase) bedingt 
durch Fading, Laufzeiten enorm sind, s. PTB-Mitteilungen.
Bei Zeitkonstanten über z.B. 24h hast du >im Mittel< zwar wieder 
ordentliche Verhältnisse. Wenn jedoch deine PLL im Minutenbereich 
integriert, schlagen die Nacht-Schwankungen (von mehr als +/- 5 us 
Ph.-Abweichung) in vollem Umfang zu. Der Oszillator wird nur noch hin- 
und her"gezerrt". Und das täglich/nächtlich auf's Neue...

Die resultierende Stabilität des System dürfte in dem Fall bei kaum 
1exp(-8) liegen. DAS kann ein ordentlicher OCXO bereits naturgemäß 
selbst.

Ralph Berres hat bereits mehrfach dargestellt, dass analoge Systeme 
diese nötigen langen Integrationszeiten (von mehreren Stunden) eindeutig 
nicht realisieren können.
Zusätzlich entstehen z.B. Fehler durch Aussetzer oder Fehlzählung der 
DCF-Schwingung (Fading-bedingte Totalauslöschung, Nahfeld-Störungen).

Diese Unwägbarkeiten und >Fehler< versuche ich mit dem vorgestelltem 
Konzept zu umgehen bzw. beseitigen (s. Beschreibung).

Michael

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Ralph Berres hat bereits mehrfach dargestellt, dass analoge Systeme
> diese nötigen langen Integrationszeiten (von mehreren Stunden) eindeutig
> nicht realisieren können.

Rohde&Schwarz hat es in den 50ger Jahren tatsächlich mal analog gelöst, 
und zwar mit einen Stellmotor mit entsprechenden Untersetzungsgetriebe.

Da hatte das Getriebe die Funktion des Integrators übernommen.

Ist aber sehr lange her und eher nostalgisch.

Gerhard H. schrieb:
> Das 10 Hz-Filter ist für sich alleine schon problematisch
> genug. Es hat z.B. einen Temperaturgang, der sich auf die
> Durchlaufzeit durch das Filter auswirkt. Ein Minimalphasen-
> netzwerk hat an den -3dB-Punkten +-45° Phasenverschiebung.
> Es kann schlimmer kommen.

Bei mir ist es ein Ladderfilter aus 4 Quarzen. Der ist recht 
temperaturstabil.

Die Durchlaufzeit des Filters ist nicht kritisch solange sie sich nicht 
ändert.
Ein Minimalphasensystem muss es auch nicht sein, solange man sich auf 
dem Scheitel bzw Dach der Durchlasskurve befindet, und die 
Durchlasskurve stabil ist.

Zugegeben 4 Quarze mit genau 77494 Hz herstellen zu lassen ist ziemlich 
teuer. Heute würde man vermutlich andere Lösungen suchen, bzw gleich auf 
GPS ausweichen, welche unproblematischer und auch stabiler ist.

Die 77494 Hz kommen übrigens daher weil die Durchlasskurve eines 
Latterfilters sich um die halbe Bandbreite nach oben verschiebt.

Frage mich nicht warum das so ist. Ich musste damals schmerzlich die 
Erfahrung machen. Der Hersteller der Quarze hat sie mir aber 
kulanterweise auf die niedrigere Frequenz geändert.

Ralph Berres

[Tobias P. (hubertus)]

Ralph B. schrieb:
> Die Durchlaufzeit des Filters ist nicht kritisch solange sie sich nicht
> ändert.

Das ist der Knackpunkt. Wie Gerhard oben schon schrieb, ändert sich das 
Filter mit der Temperatur.
Wenn man beispielsweise am 10MHz Ausgang eines Frequenznormals ein 
Tiefpassfilter hin baut, um eventuell vorhandene Oberwellen zu 
unterdrücken, muss man sich bewusst sein, dass das Filter seinen 
Amplitudengang und Phasengang mit der Temperatur ändert, z.B. aufgrund 
des TK von Widerständen und Kondensatoren.

Während der Amplitudengang wohl unkritisch ist, kann der Phasengang 
mühsam werden: der fügt nämlich eine mit der Temperatur ändernde Phase 
ein, was am Schluss von aussen betrachtet wie ein langsames hin- und her 
Driften aussieht.

Dasselbe trifft auf die 77kHz Quarze zu.

[Michael M. (michaelm)]

@ Egon D. und Ralph B. : Ich hole eure Beiträge jetzt mal hierher, 
soweit es notwendig ist...

Egon D. schrieb:
> Nun ja, natürlich kann man direkt eine einschleifige
> PLL mit dem DCF77-Empfangssignal als Referenz und dem
> OCXO als Lokaloszillator aufbauen.
Das tun doch die meisten Designs, oder?

> Dann bekommt man aber
> ein ernsthaftes Problem, sobald -- egal, aus welchem
> Grund -- die Phasendifferenz über +-90° anwächst.
Kannst du Problem bitte kurz erläutern? Ich kann es nicht erkennen 
(mangels Wissen?)..

> Also schafft man erstmal eine unterlagerte PLL, die den
> Hilfsoszillator auf das Empfangssignal synchronisiert.
> Man gewinnt als Vorteil, dass dieses Hilfsoszillatorsignal
> -- im Gegensatz zum Empfangssignal -- als störungsfrei
> vorausgesetzt werden darf.
Genau, das ist die Essenz und daraus abgeleitete Konsequenz deiner 
Anmerkungen im Ursprungsthema.

Axel S. schrieb:
>> Das Konzept ist entweder so genial, daß ich es nicht
>> erkenne, oder vollkommen gaga.
Nun, ich finde es genial, was andere Menschen sich ausgedacht haben, um 
hochpräzise Zeit(vergleichs)messungen zu realisieren.
Das DMTD-Konzept = "Dual Mixer Time Difference" stammt also natürlich 
nicht von mir. ;-) Beschrieben ist es in meinem Eingangsbeitrag unter 
Punkt  "Konsequenz".

Ralph B. schrieb:
>> verstehe ich das richtig das du mit Hilfe einer PLL einen
>> 77,5KHz Oszillator an das Empfangssignal anbienden willst?
Egon D. schrieb:
> So verstehe ich das Konzept, ja.
Genauso ist es.

Ralph schrieb:
>> Das dürfte kaum beherrschbar sein.

Wie beherrschen die Menschen das Problem, die DMTD-Systeme mit zwei 
Frequenzen bauen, die nur wenige Hz voneinander abweichen?
Bei meinem (nicht wirklich "hochwertigen") Probe-Aufbau mit dem IE-500 
hatte ich erstaunlicherweise wenig Schwierigkeiten, die LO=77500 und 
RF=77520 auseinanderzuhalten. Das IF-Signal mit ca. 20Hz war eindeutig 
auszumachen.

Egon D. schrieb:
> Ich weiss ja nicht, was Michael plant, aber ich würde den
> Oszillator sowieso auf einer anderen Frequenz schwingen
> lassen und herunterteilen.
Ich habe gesucht .. und leider nicht gefunden: Es gibt im Bastelvorrat 
leider keinen einzigen 3,1 MHz-Quarz, auch keine 6,2M, 9,3M usw. Also 
Kaufen...

> Eine abgesetzte Antenne mit ferngespeistem Vorverstärker ist
> ja für ein Frequenznormal kein unanständiger Luxus...
Zustimmung. :-) Der Teil des Empfängers läuft ja bereits sehr 
zufriedenstellend.

Michael

[Michael M. (michaelm)]

Tobias P. schrieb:
> Während der Amplitudengang wohl unkritisch ist, kann der Phasengang
> mühsam werden: der fügt nämlich eine mit der Temperatur ändernde Phase
> ein, was am Schluss von aussen betrachtet wie ein langsames hin- und
> her Driften aussieht.
>
> Dasselbe trifft auf die 77kHz Quarze zu.

Hallo Tobias,
Gerhards und deine Anmerkungen dazu haben sicherlich Berechtigung.
Wegen der genau gleichen Befürchtungen hatte ich mich schon >längst< 
entschlossen, die Filterei im Empfänger nicht im Antennenmodul 
einzubauen (wie z.B. das Design aus UKW-Berichten).
Diese sind bei mir im "Nachsetzer", wo recht kontante Temperaturen 
herrschen.

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Michael M. schrieb:

>> Eine abgesetzte Antenne mit ferngespeistem Vorverstärker ist
>> ja für ein Frequenznormal kein unanständiger Luxus...
> Zustimmung. :-) Der Teil des Empfängers läuft ja bereits sehr
> zufriedenstellend.
>
> Michael

Vorverstärker oder aktive Antennen sind völlig unötig bei Langwelle, 
wenn man eine gute Basisschaltung am Antenneneingang hat.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Vorverstärker oder aktive Antennen sind völlig unötig bei Langwelle,
> wenn man eine gute Basisschaltung am Antenneneingang hat.

Das sehe ich anders, bei minimal 25 mV-SS Antennenspannung tagsüber.
Mein Vorverstärker gleicht dem von Ralph B., (hier zu sehen: 
http://df6wu.de/Bauanleitungen%20Messtechnik/DCF-Frequenznormal/DCF775SH.TIF)

Eine geteilte Kaskode (FET im Antennenmodul mit extrem niedrohmigem 
Ausgang --- Kabel, so lang wie gewünscht ---- Bipolar-Tr. im 
eigentlichen Empfangsteil. Ich fand das Konzept von Ralph einfach 
richtig. :-)

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Mir ist gerade seit langem aufgefallen, dass der DCF-Empfang zur Zeit 
extrem gut ist. Der Träger ist vorm Quarzfilter fast genauso schön, wie 
nach dem Filter bei sehr schlechtem Empfang. Sieht fast aus, wie aus dem 
Funktionsgenerator+AM. Hat wohl was mit dem derzeitigen Wetter zu tun.

[Michael M. (michaelm)]

Hallo Ralph,
ich kann das nicht beurteilen, weil mein Empfänger-Nachsetzer in der 
Enticklung ist, genauer gesagt das Q-Filter, (siehe 
Beitrag "Re: Messen von Quarz-Parametern - Probleme" )
Vielleicht komme ich nachher noch dazu, mir das mal anzusehen - vor dem 
Q-Filter . ;-)

Michael

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Eine geteilte Kaskode (FET im Antennenmodul mit extrem niedrohmigem
> Ausgang --- Kabel, so lang wie gewünscht ---- Bipolar-Tr. im
> eigentlichen Empfangsteil.

ähm hmmm fast richtig.

Allerdings ist nicht der Ausgang des Fet-Verstärkers niederohmig ( der 
ist eigentlich ziemlich hochohmig ) sondern der Eingang des in 
Basisschaltung betriebenen bipolaren Tranistors. Dessen 
Eingangswiderstand beträgt nur wenige Ohm, so das am Drain vom Fet an 
der Antenne fast keine Spannung mehr existiert ( dadurch wirkt sich die 
Millerkapazität so gut wie nicht aus ) . Er liefert nur noch Strom in 
die nachfolgende Stufe.

Der zweite Vorteil ist, das sich die Kabelkapazität auf Grund des 
niederohmigen Einganges kaum mehr bemerkbar macht.

Der dritte Vorteil ist, die Kaskodenkombination ist ziemlich 
großsignalfest, da eine nennenswerte Spannungsverstärkung nur in der 
zweiten Stufe erfolgt.

In den 60ger Jahren ( ja so alt ist das Prinzip schon ) wurde die 
kaskodeschaltung gerne in der Konsumtechnik im Antenneneingang von 
Fernsehtunern eingesetzt.

Übrigens der Dualgatefeldeffekttransistor ist auch ein 
Kaskodeverstärker, da man das Gate2 HF-mäßig gegen Masse schaltet. So 
arbeitet der untere Fet in source-basis Schaltung und der obere Fet in 
Gate-basis Schaltung.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Ralph B. schrieb:
> ähm hmmm fast richtig.

Moin Ralph, ja wenn wir dich nicht hätten... :-)

Michael

[Loddar Freind (Gast)]

Michael M. schrieb:
> Moin Ralph, ja wenn wir dich nicht hätten...

Again what lörnd!

Hätt' da Loddar g'sachd.

[Ralf S. (ralf_s572)]

Steht auch in fast jedem E-Buch:
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0205081.htm

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ich doktore gerade an einer weiteren Frage herum: In dem DCF-Gerät von 
Ralph Berres wird mehrmals mit Dioden begrenzt. Frage mich, ob da die 
Lösung mit TCA440-Regelung, wie in vielen andern Geräten, nicht bessere 
Ergebnisse bringt oder nimmt sich das nicht viel?

[Ralph B. (rberres)]

Ralf S. schrieb:
> In dem DCF-Gerät von
> Ralph Berres wird mehrmals mit Dioden begrenzt. Frage mich, ob da die
> Lösung mit TCA440-Regelung, wie in vielen andern Geräten, nicht bessere
> Ergebnisse bringt oder nimmt sich das nicht viel?

Ich wollte die Amplitudenmodulation los werden. Deswegen habe ich das 
Signal stark begrenzt. Weil diese stört im Phasenvergleicher.

Man kann die Amplitudenmodulation sicherlich auch mit einer schnellen 
Regelung entfernen. Doch das stelle ich mir nicht so einfach vor.

Der TCA440 macht dann Sinn, wenn man ein amplitudenmoduliertes Signal 
auf eine Konstante Stärke ( inclusive Modulation ) bringen will, um dann 
eine konstante Lautstärke des demodulierten NF Signales zu erreichen.
( Schwundregelung ).

Ralph Berres

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ralph B. schrieb:
> Der TCA440 macht dann Sinn, wenn man ein amplitudenmoduliertes Signal
> auf eine Konstante Stärke ( inclusive Modulation ) bringen will, ..
> Ralph Berres

Macht das die Diode nicht auch? Da hat man dann statt einem Sinus, ein 
Rechteck, das noch etwas zuckt, aber es ist auch konstant. Letzendlich 
will man doch die Phasendurchgänge exakt haben?

[Ralph B. (rberres)]

Ralf S. schrieb:
> Macht das die Diode nicht auch? Da hat man dann statt einem Sinus, ein
> Rechteck, das noch etwas zuckt, aber es ist auch konstant.

so richtig verstehe ich jetzt deine Frage nicht.

Wenn ich mit Dioden begrenze, so wie ich es gemacht habe, verschwindet 
die Modulation um so besser, je mehr ich begrenze.

Bei einen Gergelten Verstärker soll die HF Ausgangsspannung vor dem AM 
Demodulator konstant gehalten werden, in dem die Verstärkung geregelt 
wird.

Die Amplitudenmodulation bleibt dann am Ausgang des Verstärkers voll 
erhalten, und kann demoduliert werden. Genau dazu ist der TCA440 
konstruiert.

Übrigens ist bei mir in der letzten Stufe ein Schmitt-Trigger. Sie ist 
nämlich mitgekoppelt, im Gegensatz zu den Stufen davor.

Ralph Berres

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ralph B. schrieb:
> Ralf S. schrieb:
>> Macht das die Diode nicht auch? Da hat man dann statt einem Sinus, ein
>> Rechteck, das noch etwas zuckt, aber es ist auch konstant.
>
> so richtig verstehe ich jetzt deine Frage nicht.
>
> Wenn ich mit Dioden begrenze, so wie ich es gemacht habe, verschwindet
> die Modulation um so besser, je mehr ich begrenze.
okay, verstanden.

>
> Bei einen Gergelten Verstärker soll die HF Ausgangsspannung vor dem AM
> Demodulator konstant gehalten werden, in dem die Verstärkung geregelt
> wird.

> Die Amplitudenmodulation bleibt dann am Ausgang des Verstärkers voll
> erhalten, und kann demoduliert werden. Genau dazu ist der TCA440
> konstruiert.

Beim TCA wird die AM sehr viel geringer. Man hat einen Sinus, der nur 
mehr sehr wenig schwankt. Bei ELV gab es mal ein DCF, da waren 4 Stufen 
mit jeweils einem TCA verbaut, da war am Ausgang ein konstanter Sinus.

>
> Übrigens ist bei mir in der letzten Stufe ein Schmitt-Trigger. Sie ist
> nämlich mitgekoppelt, im Gegensatz zu den Stufen davor.

Ist das nicht schlecht, einen OP als Schmitttrigger zu verwenden, weil 
der voll in die Sättigung fährt? Wäre ein Komparator LM311 oder ähnlich 
nicht besser?


>
> Ralph Berres

[Ralph B. (rberres)]

Ralf S. schrieb:
> Beim TCA wird die AM sehr viel geringer. Man hat einen Sinus, der nur
> mehr sehr wenig schwankt. Bei ELV gab es mal ein DCF, da waren 4 Stufen
> mit jeweils einem TCA verbaut, da war am Ausgang ein konstanter Sinus.

ja wenn man die Regelung so schnell macxht, das sie der 
Amplitudenmodulation folgen kann. Aber das Modulationssignal bei DCF77 
ist ein Rechtecksignal mit einer Impulsfolgedauer von 1 Sek und 
Pulsdauer von 100mS bzw- 200ms.

Der Modulationstiefe beträgt dabei so weit ich mich erinnern kann 75%.

Die Regelung muss also schnell genug sein das vollständig auszuregeln.

Ich meine es gibt noch weitere Methoden um eine AM zu entfernen. In dem 
man das Signal mehrmals mit sich selbst multipliziert und das Ergebnis 
wieder runterteilt. Oder funktioniert das nur bei QAM?

Ralf S. schrieb:
> Ist das nicht schlecht, einen OP als Schmitttrigger zu verwenden, weil
> der voll in die Sättigung fährt? Wäre ein Komparator LM311 oder ähnlich
> nicht besser?

ein Komperator ist eigentlich auch ein Operationsverstärker welches
Open-Loop betrieben wird.

Ich weis nicht ob ein Komperator wirklich besser ist.

Ralph Berres

[Gerhard H. (ghf)]

Beim Komparator ist zumindest sichergestellt, dass
die Eingänge unabhängig voneinander im Common mode
Bereich herumfloaten dürfen.

Bei OpAmps sind die Eingänge immer nahe beieinander,
schon konzepthalber wegen gain == inf.
Einige Opamps haben da sogar antiparallele Dioden,
ohne Strombegrenzungswiderstand, wie der AD797.
Funktionsfähige Strombegrenzer-Widerstände würden
das Rauschverhalten zugrunde richten.

Gruß, Gerhard

[Michael M. (michaelm)]

Moin zusammen,

Ralf S. schrieb:
> Frage mich, ob da die
> Lösung mit TCA440-Regelung, wie in vielen andern Geräten, nicht bessere
> Ergebnisse bringt oder nimmt sich das nicht viel?

...es führen mehrere Wege nach Rom.... Mag sein, vielleicht ist es 
Geschmacksache. Sicher gibt es auch ein paar technische Gründe, warum 
diese oder jene Lösung punktuell die bessere ist.

Ich bin auf den TCA durch natürlich UKW-Berichte und diverse andere 
Veröffentlichungen gekommen. Schließlich fiel mir noch eine Ing.-Arbeit 
in die Hände:
https://cdn.website-editor.net/c8262e9fab4e4a598f0e2c84e41e9176/files/uploaded/Ing.-Arbeit.pdf
Das Besondere an seiner Lösung ist, dass der Verfasser -im Gegensatz zu 
den anderen Applikationen- >auch< den HF-Teil des TCA mit verwendet hat.
Somit stehen ein paar weitere zig dB (ebenso geregelt) zur Verfügung.
In Summe macht das etwa an/um die 100 dB Verstärkung mit einem fast 
ebenso großen Regelbereich.

Dass aufgrund der Pegel-Regelung (und nicht Begrenzung) hinten Sinus 
herauskommt, ist mir ganz recht. Ich will ja mit diesem aufbereiteten 
Empfangs-Signal auf einen DBM (s.w.o.) gehen, um dann auf einer sehr 
tiefen Audiofrequenz (ca. 20 Hz) die Phase zu vergleichen. Es brächte 
mir also nicht viel, wenn ich zunächst ein Rechteck-S. vorliegen hätte.

Abgesehen davon findet der Phasenvergleich nachher ausschließlich bei 
100% Trägeramplitude statt; also sind mir die restlichen 
Sekunden-"Wackeleien" prinzipiell schon mal egal.

Ralph B. schrieb:
> Der Modulationstiefe beträgt dabei so weit ich mich erinnern kann 75%.
Sie liegt m.W. bei 85%; man hat den Low-Pegel irgendwann von 25% 
nochmals auf 15% gesenkt.

Ralph B. schrieb:
> Ich weis nicht ob ein Komperator wirklich besser ist.
Ich meine, heute gibt es schon sehr gute, jitterarme Präzisions-Typen. 
M.E. kommen da OPVs nicht mit...

Momentan zirkel ich rum, um den "Nachsetzer" mitsamt 3-fach Quarzfilter 
(Beitrag "Re: Messen von Quarz-Parametern - Probleme") in ein schönes 
kompaktes Blechkleid hinein zu bekommen. Deswegen auch in diesem Thema 
hier ein wenig Pause von meiner Seite.

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Michael M. schrieb:
> Ich bin auf den TCA durch natürlich UKW-Berichte und diverse andere
> Veröffentlichungen gekommen. Schließlich fiel mir noch eine Ing.-Arbeit
> in die Hände:
> 
https://cdn.website-editor.net/c8262e9fab4e4a598f0e2c84e41e9176/files/uploaded/Ing.-Arbeit.pdf
> Das Besondere an seiner Lösung ist, dass der Verfasser -im Gegensatz zu
> den anderen Applikationen- >auch< den HF-Teil des TCA mit verwendet hat.
> Somit stehen ein paar weitere zig dB (ebenso geregelt) zur Verfügung.
> In Summe macht das etwa an/um die 100 dB Verstärkung mit einem fast
> ebenso großen Regelbereich.

Hat den Scham, dass man keinen Komparator am Ende braucht.

[Ralph B. (rberres)]

Ralf S. schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Ich bin auf den TCA durch natürlich UKW-Berichte und diverse andere
>> Veröffentlichungen gekommen. Schließlich fiel mir noch eine Ing.-Arbeit
>> in die Hände:
>>
> 
https://cdn.website-editor.net/c8262e9fab4e4a598f0e2c84e41e9176/files/uploaded/Ing.-Arbeit.pdf

Ralf S. schrieb:
> Hat den Scham, dass man keinen Komparator am Ende braucht.

der TCA440 liefert aber am Pin7 ein Ausgangssignal, welches noch 
amplitudenmoduliert ist. Seite 14 und 15

Danach folgt mit dem IC401 D401 , D402 und IC402 ebenfalls ein 
Begrenzer, der die Amplitudenmodulation beseitigt. Seite 22

Ansonsten ist das eine schöne Arbeit.

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Ralph B. schrieb:
> der TCA440 liefert aber am Pin7 ein Ausgangssignal, welches noch
> amplitudenmoduliert ist. Seite 14 und 15
>
> Danach folgt mit dem IC401 D401 , D402 und IC402 ebenfalls ein
> Begrenzer, der die Amplitudenmodulation beseitigt. Seite 22

Sicher, Ralph, nur: Wenn ich schon abgucke, nehm' ich nur DEN Teil, den 
ich grad brauche.. :-D

Ralf S. schrieb:
> Hat den Scham, dass man keinen Komparator am Ende braucht.

Kleiner Irrtum, ich brauche ihn dann schon noch, nämlich nach dem DBM, 
bevor es in die letzten Teiler geht. Das ist oben im Blockschaltbild 
leider verkehrt herum gemalt.

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Gibt man eigentlich bei der Signalstärke den Vs oder den Veff an? Was 
ist da üblich oder sinnvoll?

[Ralph B. (rberres)]

Ralf S. schrieb:
> Gibt man eigentlich bei der Signalstärke den Vs oder den Veff an? Was
> ist da üblich oder sinnvoll?

meistens Effektivwert im log-Maßstab. Also z.B. dbuV oder dbm an 50 Ohm.

Ralph Berres

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ralph B. schrieb:
> Ralf S. schrieb:
>> Gibt man eigentlich bei der Signalstärke den Vs oder den Veff an? Was
>> ist da üblich oder sinnvoll?
>
> meistens Effektivwert im log-Maßstab. Also z.B. dbuV oder dbm an 50 Ohm.
>
> Ralph Berres

Danke!

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ich untersuche zur Zeit hoobymässig das DCF. Mir ist aufgefallen, dass 
am Tag sehr guter Empfang herrscht und nachts eben etwas schlechterer 
Empfang. Das hat natürlich eine Auswirkung auf die Genauigkeit des 
Normals. Ab und zu kommt ea allerdings auch am Tag vor, dass das Normal 
etwas ungenau wird, weil der Empfang kurzzeitig gestört wird. Man 
erkennt das sehr gut an der Auswertung der Sekundenimpulse. Die sind 
dann nicht mehr im Abstand von einer Sekunde, sondern zucken dann auch 
schonmal 3 oder 4 Mal pro Sekunde.

Könnte man nicht eine Logikschaltung machen, die z.B. auswertet, wenn 
die Impulse nicht regelmässig kamen und dann z.B. für 5 Minuten eine LED 
anmacht. Dann weiss man nämlich, ob kürzlich der Empfang schlecht war. 
Gibt es da Ideen?

[Michael M. (michaelm)]

Hallo Ralf,

das Schaltbild oben ist zunächst nicht die Antwort auf deine Frage... 
;-)
Es zeigt meinen DCF-Empfänger, der (nach viel Entwicklungsarbeit im 
Details gerade bei mir physisch / "in real"  entsteht.

Zu deinem Beitrag...erstaunlicherweise habe ich heute früh an deine 
Empfangsberichte vor kurzem gedacht..

Ralf S. schrieb:
> Das hat natürlich eine Auswirkung auf die Genauigkeit des
> Normals. ...
Die Sek.-Impulse sind ja sowieso nicht sehr genau; da kommen schon mal 
bis zu ein paar Hundert uS Abweichung in's Spiel.

> ...Man erkennt das sehr gut an der Auswertung der Sekundenimpulse....
Nimmt deine Nachführung tatsächlich den Sek.-Impuls (oder Beginn dessen) 
zu Auswertung her? Das würde mich sehr wundern.
Vielleicht zeigst du mal dein Konzept (Blocksch.), dann kann man das 
besser einschätzen.

>... Die sind dann nicht mehr im Abstand von einer Sekunde, sondern
> zucken dann auch schonmal 3 oder 4 Mal pro Sekunde....
Ist denn im Fehlefall der "richtige" Impuls noch dabei oder verschwindet 
der irgendwo/wie und die Störungen erzeugen >zusätzliche< Pulse?

Ist das deiner Einschätzung als QRM (Störung lokaler Art/Ursache) oder 
QRN (atmosphärisch) einzuordnen?

> ....Könnte man nicht eine Logikschaltung machen, die z.B. auswertet, > wenn die 
Impulse nicht regelmässig kamen und....
Ja, natürlich. Genau das ist in meinem Konzept auch realisiert, nämlich 
mit einem "PMD" = Pulse Missing Detektor (s. Schaltbild, am Ausgang). 
Sogar etwas weiter gefasst zu verstehen, denn er muss nicht nur 
fehlende, sondern auch >zu viele< Pulse erkennen.
Wenn nur ein einziger von 77.500/s zu wenig oder zu viel auftreten 
würde, wäre die Abweichung bereits im Bereich 10^(-4) und so die Messung 
für die Tonne.

Wie die Schaltung genau aussieht, steht noch nicht endgültig fest. Man 
könnte z.B. (in deinem Fall für die S.-Pulse) mit Hilfe von Zählern ein 
Zeitfenster von etwa 1 ms  erzeugen, in dem der Puls auftreten MUSS. 
Andere Menschen würden jetzt nach einem uC Ausschau halten.... ;-)

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Michael M. schrieb:
> Hallo Ralf,
>
> das Schaltbild oben ist zunächst nicht die Antwort auf deine Frage...
> ;-)
> Es zeigt meinen DCF-Empfänger, der (nach viel Entwicklungsarbeit im
> Details gerade bei mir physisch / "in real"  entsteht.
>
> Zu deinem Beitrag...erstaunlicherweise habe ich heute früh an deine
> Empfangsberichte vor kurzem gedacht..
>
> Ralf S. schrieb:
>> Das hat natürlich eine Auswirkung auf die Genauigkeit des
>> Normals. ...
> Die Sek.-Impulse sind ja sowieso nicht sehr genau; da kommen schon mal
> bis zu ein paar Hundert uS Abweichung in's Spiel.
>
>> ...Man erkennt das sehr gut an der Auswertung der Sekundenimpulse....
> Nimmt deine Nachführung tatsächlich den Sek.-Impuls (oder Beginn dessen)
> zu Auswertung her? Das würde mich sehr wundern.
> Vielleicht zeigst du mal dein Konzept (Blocksch.), dann kann man das
> besser einschätzen.
>
>>... Die sind dann nicht mehr im Abstand von einer Sekunde, sondern
>> zucken dann auch schonmal 3 oder 4 Mal pro Sekunde....
> Ist denn im Fehlefall der "richtige" Impuls noch dabei oder verschwindet
> der irgendwo/wie und die Störungen erzeugen >zusätzliche< Pulse?
>
> Ist das deiner Einschätzung als QRM (Störung lokaler Art/Ursache) oder
> QRN (atmosphärisch) einzuordnen?
>
>> ....Könnte man nicht eine Logikschaltung machen, die z.B. auswertet, > wenn die
> Impulse nicht regelmässig kamen und....
> Ja, natürlich. Genau das ist in meinem Konzept auch realisiert, nämlich
> mit einem "PMD" = Pulse Missing Detektor (s. Schaltbild, am Ausgang).
> Sogar etwas weiter gefasst zu verstehen, denn er muss nicht nur
> fehlende, sondern auch >zu viele< Pulse erkennen.
> Wenn nur ein einziger von 77.500/s zu wenig oder zu viel auftreten
> würde, wäre die Abweichung bereits im Bereich 10^(-4) und so die Messung
> für die Tonne.
>
> Wie die Schaltung genau aussieht, steht noch nicht endgültig fest. Man
> könnte z.B. (in deinem Fall für die S.-Pulse) mit Hilfe von Zählern ein
> Zeitfenster von etwa 1 ms  erzeugen, in dem der Puls auftreten MUSS.
> Andere Menschen würden jetzt nach einem uC Ausschau halten.... ;-)
>
> Michael


Hi Michael,

danke für Deine Schaltung. Die sieht ja fast so aus, wie meine, auch mit 
niederohmiger Basisschaltung am Eingang. Hast Du die bei mir geklaut? 
;-) Bringt diese Kaskade von 3 Quartzfiltern mehr? Ich habe nur einen 
drin mit drei Tansistoren und einem Trimmer zur Maximierung (alte 
Funkschau-Schaltung).

Nein, ich will nur ganz einfach die Sekundenimpule analysieren und 
daraus auf die Empfangsqualität schliessen. Wenn es unregelmässig zuckt, 
dann deutet das schonmal auf Störungen hin. Ob sich die dann auf die PLL 
durchschlagen, ist eine andere Frage.

Ich habe mir gedacht, dass man einen Zähler mit 59 vorlädt und dann 
mittels 1PPS rückwärtszählen lässt. Bei der 59. Sekunde wird dann der 
Zähler ausgewertet und wenn der nicht auf Null steht, hat es Störungen 
gegeben.
Man kann dann ein Monoflop sezten und eine LED einschalten. Ist die 
nächste Minute wieder okay, dann wird das MF nicht nachgetriggert und 
die LED geht wieder aus.

P.S. ich will bewusst alles ohne uC machen und keine zusätzlichen 
Oszillatoren im Gerät haben. Sicher ist sicher. Ausserdem gefallen mir 
rein analoge Schaltungen.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Die sieht ja fast so aus, wie meine, auch mit
> niederohmiger Basisschaltung am Eingang. Hast Du die bei mir geklaut?
> ;-)
Nee, von Ralph Berres, s. Link am 30.07. 14:20
Ich fand die Lösung einfach am sinnvollsten. Die Betriebsgüte meiner 
Antenne allein liegt auch bei >=100, also B(-3) ca. 700 Hz (gemessen).

> Bringt diese Kaskade von 3 Quartzfiltern mehr? Ich habe nur einen
> drin mit drei Tansistoren und einem Trimmer zur Maximierung (alte
> Funkschau-Schaltung).
Drei Q-Filter bedeuten, dass sich die Durchlass-Eigenschaften 
multiplizieren. Ein einzelnes hat eine B(-3) von ca. 50 Hz, folglich 
sinkt diese nach dem dritten Filter auf 17 Hz.
Durch die Pufferstufen dazwischen fällt die gesamte Durchlass-Dämpfung 
(3 dB pro Filterstufe) nicht allzusehr in's Gewicht.

> Ich habe mir gedacht, dass man einen Zähler mit 59 vorlädt und dann
> mittels 1PPS rückwärtszählen lässt. Bei der 59. Sekunde wird dann der
> Zähler ausgewertet und wenn der nicht auf Null steht, hat es Störungen
> gegeben.
Ja, eine durchaus praktikable Lösung. ;-)

> P.S. ich will bewusst alles ohne uC machen und keine zusätzlichen
> Oszillatoren im Gerät haben. Sicher ist sicher. Ausserdem gefallen
> mir rein analoge Schaltungen.
Das ist auch meine Devise...:-)) Man kommt natürlich um ein wenig 
Standard-Digital-Technik nicht herum, weil sie unbedingt notwendig ist.

Schon da gibt es durchaus genügend kleine Problemchen, wenn die 
(aufgrund des engen Timings absolut notwendig ns-steilen) Schaltflanken 
nicht im ganzen Gerät herumgeistern sollen...

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Michael M. schrieb:
>> Bringt diese Kaskade von 3 Quartzfiltern mehr? Ich habe nur einen
>> drin mit drei Tansistoren und einem Trimmer zur Maximierung (alte
>> Funkschau-Schaltung).
> Drei Q-Filter bedeuten, dass sich die Durchlass-Eigenschaften
> multiplizieren. Ein einzelnes hat eine B(-3) von ca. 50 Hz, folglich
> sinkt diese nach dem dritten Filter auf 17 Hz.
> Durch die Pufferstufen dazwischen fällt die gesamte Durchlass-Dämpfung
> (3 dB pro Filterstufe) nicht allzusehr in's Gewicht.

Woher hast Du die vielen Quarze? Machen lassen oder DCF-Empfänger vom 
Conrad geschlachtet?

[Michael M. (michaelm)]

Die 3 Quarze habe ich mal vor einer Ewigkeit auf einem Flohmarkt 
erstanden. In der Hoffnung (und laut Angabe des Verkäufers) sollten die 
genau für das DJ3RV-Design aus den UKW-Berichten passen.
Beim Messen der Q-Daten stellte sich jedoch heraus, dass sie NICHT den 
geforderten Specs entsprechen; somit fiel das DJ3RV-Konzept mit dem 
Half-Lattice-Filter flach. ^^
Eine andere Lösung musste her:
Beitrag "Messen von Quarz-Parametern - Probleme"
Horst (HST) hat mir dabei SEHR geholfen (DANKE) und mich "auf den 
rechten Weg" gebracht.

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Jetzt hast Du aber ein Faß aufgemacht. Das ist wohl was für sehr lange 
Winterabende...

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> und wenn der nicht auf Null steht, hat es Störungen
> gegeben.

Dann solltest du zusätzlich über einen MPD nachdenken, denn wenn 
zufällig ein paar Pulse ausbleiben und ebenfalls zufällig die gleiche 
Anzahl Mehrfachpulse ankommen, steht der Zähler trotz allem auf "0" und 
alles ist scheinbar i.O.
Ein PMD ist leicht mit einem 555 realisierbar; es gibt so einige 
Beispiele im Netz.

Michael

EDIT:
> Jetzt hast Du aber ein Faß aufgemacht. Das ist wohl was für sehr lange
> Winterabende...
Das war angfangs natürlich klar, dass das Projekt nicht in einem Tag zu 
realisieren ist. ;-)

[Ralf S. (ralf_s572)]

Dummschau: Was ist MPD?

[Michael M. (michaelm)]

Michael M. schrieb:
> Ja, natürlich. Genau das ist in meinem Konzept auch realisiert, nämlich
> mit einem "PMD" = Pulse Missing Detektor....
Sorry, müsste MPD heißen. :-(

[Gerhard H. (ghf)]

Diese Klimmzüge mit den Quarzfiltern erinnern mich an meinen
ersten Versuch einen "richtig guten" BPSK/QPSK-Demodulator
zu bauen. Je mehr ich bei der Träger-Rekonstruktion gefiltert
habe, umso schlechter wurde das Ding. Warum, war im Nachhinein klar.


Ich bin gerade über das da gestolpert:

< 
https://www.researchgate.net/publication/321809116_Software-Defined_Radio_Decoding_of_DCF77_Time_and_Frequency_Dissemination_with_a_Sound_Card 
>

Gruß Gerhard

[Michael M. (michaelm)]

Gerhard H. schrieb:
> Diese Klimmzüge mit den Quarzfiltern erinnern mich an meinen
> ersten Versuch einen "richtig guten" BPSK/QPSK-Demodulator
> zu bauen....

Hallo Gerhard,
danke für die Informationen und den Link, den ich mir bei nächster 
Gelegenheit intensiv zu Gemüte führen werde. Ich habe ihn eben nur 
quergelesen...

Ich habe mir ja nicht unabsichtlich lange Zeit Gedanken gemacht, zu 
welchem Zeitpunkt ich die Messung machen möchte:
- Tageszeitbedingtes Fading soweit möglich ausschließen,
- Messung nur bei 100% Träger, d.h.
- ohne Sekundenpulse,
- ohne fehlende oder gar wegen lokaler Störungen verursachte 
Träger-Mehrfach-Nulldurchgänge),
- keine PM
Die Kritik von Egon D. hat mir da ein sehr gutes Stück weitergebracht.
Ich kenne -so meine Recherchen, Irrtum jedoch möglich- keine 
Veröffentlichung einer DCF-Disziplinierung, die ALLE diese 
Voraussetzungen berücksichtigt.
Ohne ordentliche Filterung geht es jedoch nicht, allein schon wegen der 
lokalen Störungen durch diverse lokale Schaltnetzteile usw.
Die Bandbreite des Signals ist in der 60. Sekunde ja praktisch Null, 
also ist die GD von untergeordneter Bedeutung.
Da nachher in der 60. Sek. nur noch ein einziger Nulldurchgang von den 
155.000 des Trägers ausgewertet wird, reduziert sich der Fehler in der 
Phasenabweichung weitestgehend auf die Unzuänglichkeiten des 
Übertragungswegs und natürlich meiner Signal-Konditionierung.

Integration(szeit) ist und bleibt sicher noch der bedeutende Faktor im 
System. Ich hoffe aber, dass ich diese aufgrund der o.g. optimierten 
Voraussetzungen recht kurz halten kann.

Bin gerade dabei, die rein mechanischen Problemchen des Nachsetzers zu 
lösen und den Empfänger vielleicht am Wochenende fertig zu haben....

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

In dem Paper wird ein DCF77-Korrelations-Empfänger von Meinberg erwähnt:
https://www.meinberg.de/german/products/3he-dcf77-korrelations-empfaenger.htm
Nicht schlecht, was man mit QAM alles machen kann. Der hat eine 
Genaugikeit von 2 mHz (@10MHz)= 2*10-10
Wahrscheinlich braucht der gar keinen Quarzfilter mehr. Der wertet die 
Phasenmodulation auch noch aus.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Wahrscheinlich braucht der gar keinen Quarzfilter mehr. Der wertet die
> Phasenmodulation auch noch aus.

Hallo Ralf,
aber Korr.-Empfänger kann ich kaum lesen geschweige denn richtig 
schreiben.. :-D
Es werden aber zwei Empfangswege benötigt und dann mit Sicherheit ein 
schnelldenkender Professor...
Und ich habe >nur< Quarze in meinem Bastelvorrat. ;-)

Michael

[Michael M. (michaelm)]

Moin,

ein (kleines) weiteres Teilziel ist erreicht:
Der kürzlich erstandene 10MHz-OCXO (KVG) hat seine "Bewährungsprobe" 
bestanden.
- ohne Zusatz-Maßnahmen (thermisch weitere Dämmung, hochgenaue 
Spannungsversorgung für Osz. und Korrektur, "nur" eunfach am LNG)
- nach einer Stunde Warmlaufen nur eine Unsicherheit im Bereich 10^(-9), 
entsprechend ein paar 1/100 Hz.
Mein Zähler (ebenfalls OCXO) liegt in der gleichen Größenordnung.
Unter den Vorausstzungen kann ich also z.Zt. definitiv nicht sagen, 
welcher von beiden stabiler ist... Find' ich gut :-)

In den nächsten Tagen geht's dann (nach kurzen Unwohlfühl-Beschwerden) 
wieder mit dem Empfängerteil weiter.

Michael

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> - ohne Zusatz-Maßnahmen (thermisch weitere Dämmung, hochgenaue
> Spannungsversorgung für Osz. und Korrektur, "nur" eunfach am LNG)
> - nach einer Stunde Warmlaufen nur eine Unsicherheit im Bereich 10^(-9),

dann kannst du den ja jetzt mit dem DCF77 Signal disziplinieren.

Mal eine Frage, wie hast du die Unsicherheit gemessen?

Ralph Berres

[Michael M. (michaelm)]

Ralph B. schrieb:
> ...wie hast du die Unsicherheit gemessen?

Guten Morgen Ralph,
wusste ich, dass die Frage kommt... ;-)

Nun, da ich momentan noch keinen besseren Standard habe, kann ich das 
nur mit meinem Zähler abschätzen.
Es ist aber schon deutlich anders als der erste Versuch, der an der Info 
des Verläufers (das Teil sei mit 5V +/- x) zu betreiben) scheiterte. 
Nachdem ich gestern das Org.-DB von KVG habe, sieht es um Längen besser 
aus.

Es laufen also dann zwei OCXOs nebeneinander her oder gegeneinander, je 
nach Betrachtung. Beide werden irgendwie ein wenig driften;Im Zweifel 
gilt das jeweilige DB.
Die wirkliche Erkenntnis kommt dann erst später, wenn ich z.B. das 
aufbereitetete DCF-Signalals Vergleich habe. Momentan kann ich mich nur 
langsam (von Ast zu Ast) heranhangeln... ;-)

Michael

[Michael M. (michaelm)]

Da ich momentan ein wenig eingeschränkt bin und deswegen nicht am 
Lötkolben sitze und (mit dem Empfangsteil) weiterarbeiten kann, hier 
die weitere Entwicklung „auf dem Papier”.

Es folgt der von mir so bezeichnete „DCF-Tochtergenerator”, der parallel 
zum DCF-Empfangssignal 24/7/365 ohne Störungen durch LW-Ausbreitung, 
Senderausfall und örtliches QRM jederzeit ein sauberes 77,5 kHz-Signal 
liefert. Zur Erinnerung: Diese beiden Signale werden nachfolgend im 
DMTD-System nach Mischung in den Audiofrequenzbereich miteinander in der 
Phasenlage verglichen und damit dann die Tochterfrequenz (UND damit der 
10-MHz-OCXO) nachgeführt.

Es ist dafür notwendig, diese Frequenz cin 77,5 kHz im System zu 
erzeugen, die später nach Anbindung an DCF exakt phasengenau mit dem 
empfangenen DCF-Träger übereinstimmt.
Allgemein verwenden andere Konzepte oft 2.500 Hz zum Vergleich, das ist 
77,5 kHz geteilt durch 31. Ein 10-MHz-Oszillator liefert nach Division 
durch 4000 ebenfalls exakt diese Frequenz.
Da die Teilung durch 31 nicht ganz trivial ist (obwohl ganzzahlig) und 
fast alle bekannten Konzepte (außer einer Mischung aus Sinus-Signalen) 
wegen digitaler Mischung oder aperiodischen Puls-Ausblendungen 
größtenteils mit heftigen Jitter-Problemen behaftet sind, bin ich einen 
anderen, neuen (?) Weg gegangen. Wichtig ist, dass ich dem Mischer im 
DMTD-System einen möglichst sauberen Sinus ohne viel Rauschen und Jitter 
anbiete.

Es ist KEIN aperiodischer oder quasi-periodischer Teiler geworden.
Im Gegenteil: Ich würde ihn sogar „rein periodisch” nennen… ;-)
Ganz jitterfei wird er ohne Zweifel auch nicht arbeiten, denn dazu sind 
die Timing-Verhältnisse (im niedrigen ns-Bereich) zu „eng”. Jedoch ist 
zunächst das rechnerische Ergebnis max. nur wenige ns oder gar noch 
geringer vom Optimum entfernt.


Zum Schaltbild:

Der OCXO mit 10 MHz ist das stabilste Signal im System, mindestens 
<10^(-8) / d oder sogar ein Stück weit besser. Verglichen mit den 
empfangsbedingten DCF-Phasenfluktuationen ist er aufgrund seiner 
Kurzzeit-Stabilität sogar besser als dieses, zumindest über einen kurzen 
Zeitraum betrachtet.
Derzeit ist ein recht ordentlicher OCXO im Zulauf, der (freilaufend) 
eine maximale Drift von 0,5 * 10^(-9) pro Tag verspricht und hoffentlich 
auch einhält. Gut „warm eingepackt” dürfte der dann noch ein wenig 
besser werden.

Aus den 100 ns langen Perioden der 10 MHz werden in einem Zeitfenster 
von 400 us jeweils 31 von 40 >lückenlos< zu einem „neuen” Signal 
verarbeitet. Dieses Rechteck besteht logischerweise (= Forderung) aus je 
15,5 Perioden H-Phase und einer genau gleichlangen L-Phase und
MUSS am Ende genau 12,90322x us lang sein.
Ein Synchronzähler mit 8 Bit Breite zählt dazu fortlaufend die 100 ns 
langen Perioden. Nach 64,5 Pulsen wird ein FF umgeschaltet (H -> L). Am 
Ende (= 129 Perioden OCXO) wird das FF zurückgesetzt und das Spiel 
beginnt von neuem.
Ein weiteres FF sorgt für den Reset der Zähler.

So ist eine 77,5 kHz-Schwingung mit Tastgrad von recht exakten 50/50 das 
Ergebnis. Die Unsicherheit besteht ausschließlich (aufgrund Temperatur 
und v.a. Betriebsspannung) in den volatilen Laufzeiten der Gatter und 
den Umschaltzeiten der FFs im Zähler sowie den externen FFs.

Welche Abweichung bleibt? Es besteht in diesem Moment eine Differenz von 
3,22x ns wegen der Periodenlänge von genau 129 x 100 ns.

Abhilfe: Diese Differenz wird in einer Verzögerungsschaltung (DLL) für 
das Taktsignal beseitigt (Bild 2). Da ich am Markt keine passenden 
fertigen DLL-ICs gefunden habe, die die Anforderungen erfüllen können 
(und wenn, dann würde es ziemlich aufwändig und sehr teuer), habe ich 
mir meine eigene DLL „gebaut”. Sie addiert nach jedem Durchlauf von 129 
Zähl-Perioden gut 3,2 ns, indem der Zähltakt nach jedem Durchlauf 
abermals (129 OCXO-Per.) um diese Differenz verzögert wird. Nach der 
Hälfte (15,5 x DCF = 200 us) werden die Verhältnisse umgekehrt, so dass 
die DLL insgesamt nur max. 15 Verzögerungen von je 3,22 ns erzeugen 
muss.
Letzte Feinheiten in der Schaltung sind zwar noch zu überarbeiten, aber 
das Prinzip steht... ;-)

Nach 400us -also 31 DCF-Perioden- >muss< die erzeugte Frequenz in der 
Phase „auf dem Punkt” exakt mit der 10 MHz-Schwingung übereinstimmen. 
Hier ist die Möglichkeit zu einer weiteren Kontrolle bzw. 
Synchronisation gegeben. Das ist insofern nicht unwichtig, da im 
DMTD-System nach dem Mischvorgang im Messfenster auf diese Weise gleich 
etliche Zeitpunkte (= mehr als 15) definitiv eine exakte Phasenbeziehung 
zwischen den 10 MHz und den „synthetisierten” 77,5 kHz haben.

Wenn nun diese 77,5 kHz der DCF-Tochter hinreichend genau über einen 
größeren Mittellungs-Zeitraum dem Empfangssignal nachgeführt werden, ist 
der 10MHz-OCXO damit automatisch gleichermaßen in seiner Frequenz 
korrekt und in der Phase stabil und.... das Ziel ist erreicht.

Sowie ich wieder fit bin, werde ich als erstes mal die DLL zur Probe 
aufbauen und messen, weil mich am meisten interessiert, wie genau sie 
arbeitet (das wäre meine erste digitale Anwendung, wo es auf die 
Größenordnung von 100 ps ankommt).

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Du erlaubst, dass wir hier geistig aussteigen.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> ...dass wir hier geistig aussteigen...

Hallo Ralf,
IHR oder du? Stell gerne deine Frage....

In Kurzfassung:
Vorhanden: 10 MHz. Gesucht: 77,5 kHz.
Zähler zählt 64,5 Perioden (ja 100 ns), FF kippt H->L.
Zähler zählt weitere 64,5 Perioden (ja 100 ns), FF kippt wieder L->H.
Ergebnis: 77,5xxx kHz = 12,900000 us
Benötigt sind aber 77,500000 kHz mit 12,90322581 us.
Durch Verzögerung des Taktes um 3,xx ns pro Durchlauf wird das FF erst 
nach den gewünschten 12,90322 us zurückgesetzt.
Das (sogen. "tapped") Delay erzeuge ich durch die in Reihe geschaltete 
Gatter des 244. Das jeweils grad benötigte verzögerte Signal wird (vom 
Multiplexer ausgewählt) zum Zähler geführt.
Die Gatterlaufzeit ist mit ziemlich genauen 3 ns (kalkuliert) gerade 
richtig.
Entsprechend wird das FF etwas später zurückgesetzt und die 
Periodendauer kommt auf den geforderten Wert.

Soll ich dir die einzelnen Schritte noch genauer darstellen? Mach' ich 
gerne, keine Problem... ;-)

Michael

[chris (Gast)]

Nimm doch eine höhere Frequenz für den XO, ich verwende ein TCXO mit 
40Mhz,
damit wird dann der Pic gespeist und der osc Ausgang am Pic liefert ein 
10Mhz Signal 50/50.

[Ralf S. (ralf_s572)]

Okay, danke. Das werd ich mir nochmal durch die Rübe gehen lassen. Aber 
was ist am a-periodischen Teiler denn schlecht? Letzendlich ladet alles 
beim xor und der Tiefpass macht die korrekte Spannung.

[Michael M. (michaelm)]

chris schrieb:
> Nimm doch eine höhere Frequenz für den XO, ich verwende ein TCXO mit
> 40Mhz,
> damit wird dann der Pic gespeist und der osc Ausgang am Pic liefert ein
> 10Mhz Signal 50/50.

Ich nehme KEINEN PIC (siehe Startbeitrag) und nicht keinen OCXO, der 
weit höher als benötigt schwingt.

Michael

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> ...was ist am a-periodischen Teiler denn schlecht?...
Schlecht ist oder, was ihn "unbrauchbar" macht:
Er bietet kaum einen Tastgrad 50/50; das Signal humpelt. Durch Verteilen 
der 9 (31 von 40) ausgelassenen Pulse wird das bestenfalls "so 
einigermaßen" erreicht, jedoch nie perfekt.
Es reicht leider nicht, wenn nur die vordere (Start-)Flanke zum 
richtigen Zeitpunkt ankommt. Außerdem:

> Letzendlich ladet alles
> beim xor und der Tiefpass macht die korrekte Spannung.
Im DMTD-System (s. Eingangsbeitrag) gibt es kein X-OR, sondern die zwei 
zu vergleichenden Fs werden jeweils mit einem DBM auf ca. 20 Hz 
heruntergemischt und die Zeitdifferenz (= Phasenabweichung) ausgemessen.
DAVON lebt dieses Verfahren.

Da ist ein möglichst reiner Sinus (50/50) schon angesagt, um nicht 
zusätzlich irgendwelche unerwünschten Nebenprodukte zu bekommen. Außer 
Summe und Differenz entstehen im DBM ja eh schon weitere, zum Glück 
nicht mit großem Pegel, wenn man es richtig anstellt.

Michael

[Michael M. (michaelm)]

chris schrieb:
> ...TCXO mit 40Mhz,..

Nachträglich: Ich habe eh schon "quasi" 20 MHz im Design drin; durch 
Phasenumkehrung entstehen ja exakte 50 ns-Pulse.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Schaut doch gut aus. Mach mal.

[Michael M. (michaelm)]

Pandur S. schrieb:
> Schaut doch gut aus.
Ja, schaut gut aus. Bin auch ein wenig stolz drauf….

Dennoch:
Nur auf den ersten Blick schaut’s gut aus, leider. Das Nachrechnen (... 
wie gut !! ...) gestern brachte die Erkenntnis: Leider eine Sackgasse - 
aber besser jetzt in der Planung als nachher beim Löten ;-/ Das ist eben 
„try and error” live, glücklicherweise zum richtigen Zeitpunkt.

Ich müsste die Periodendauer der 77,5 kHz leider auf 0,1 ps genau 
treffen, um den Messfehler unter 10^(-7) zu halten. Das ist nie und 
nimmer mit Standardlogik machbar und lässt die erreichbare recht geringe 
Messunsicherheit meines TIC (= Time Intervall Counter) in der 
Größenordnung ca. 10^(-9 - 10) quasi verdampfen. Bis hinab zu einzelnen 
ns traue ich mir daa wohl noch zu, darunter sind die Unsicherheiten in 
den Gatter-Laufzeiten unkalkulierbar.
Selbst eine programmierbare DLL (Beispiel) macht bei min. 10 ps 
Schrittweite Schluss (und zudem richtig teuer).

>  ...Mach mal.

Neee, mach' ich nicht ;-)
Erst ein sicheres Design auf dem Papier und erst dann geht’s los. WENN 
bereits eine „saubere” f mit 77,5 kHz vorhanden wäre (Q-Oszillator), 
dann ginge das, jedoch nicht mit einem synthetisierten fehlerbehafteten 
Signal. Das heißt natürlich nicht, dass eine Q-Schwingung die „absolute” 
Reinheit schlechthin wäre. ;-)

Die Lösung wird ein (abgewandeltes) Single-Mixer-System sein. Der 
prinzipielle Aufbau ist dem DMTD ähnlich, nur dass eben die Referenz 
(DCF) alleine heruntergemischt wird und der zu führende OCXO nur 
regelmäßige Pulse als „Marke” zum Vergleich liefert.
Siehe:
Michael M. schrieb:
> ..Nach 400us -also 31 DCF-Perioden- >muss< die erzeugte Frequenz in der
> Phase „auf dem Punkt” exakt mit der 10 MHz-Schwingung übereinstimmen....

Michael

[Pandur S. (jetztnicht)]

Die Frage ist falsch gestellt :
Falls meine N Perioden von 77.5kHz und meine M Perioden von 10MHz gleich 
lang waeren... wie lange muss ich messen um genauer wie XX % zu sein. 
Auch unter Beruecksichtigung von Nich-unendlich schneller Logik.
Man misst eine Vielzahl von Perioden. Wie ein reziproker Zaehler. zb ein 
Zaehler, welcher mit 10MHz angetrieben wird, wird alle 1000 Perioden des 
77kHz Clock abgelesen. Und dann wird interpoliert.

Ich wuerd's mit einem CPLD oder so machen, wo ich eine Menge Zaehler in 
einem kleinen Gehause bekomme.

[Michael M. (michaelm)]

Es ist ja schon ein reziproker Zähler (auf dem halben Weg), der in 
diesem Fall die Zeit zwischen den Nulldurchgängen zweier Pulsfolgen 
misst, die im definierten zeitlichen Zusammenhang stehen sollen/müssen. 
Er rechnet eben nur nicht das Ergebnis in f um. ;-)
für die paar Hundert Perioden brauche ich aber kein CPLD mit gaaanz 
vielen Zählerbausteinen.

Michael

[Jacko (Gast)]

Hääääääh?

Da wird ein TCVCO von 77,5 kHz mit langatmiger Mittelung auf die
DCF-77,5 kHz mit empfangsbedingten sporadischen "Hüpfern" geregelt.

Genau! Mit langem Atem zeigt sich die Genauigkeit der hinter DCF77
stehenden Atomuhren.

Aber was hilft dabei der 10 MHz-OCXO? Der ist doch nur "recht" genau.
Und der TCVCO ist von Hause aus wohl auch nicht so stabil.

Das Grundprinzip kann doch nur sein, eine schon halbwegs superstabile
Referenz der langzeit-hyperstabilen DCF-Frequenz nachzuführen.

Dazu brauchst du keinen zweiten 77,5 kHz-Oszillator, sondern nur
irgendeinen (Frequenz!) hochstabilen Oszillator.
Und einen Vergleicher mit angemessenem Regelverhalten.
Und mit - JETZT WIRD ES SPANNEND - hochstabilen Korrekturgliedern!

Hast du eine Langzeitabweichung entdeckt, wird der eigene Oszillator
wohl "weggelaufen" sein. Also korrigierst du ihn mit einer "besseren"
Abstimmspannung.

Aber wie konstant bleibt die Abstimmspannung über Zeit und Temperatur?
Und wie konstant bleibt die VCXO-Frequenz bei konstanter Abstimmspannung 
über Zeit und Temperatur? Diese Unsicherheiten schaltet eine
TCVCO-Hilfsfrequenz doch nicht aus!

Mach mir mal klar, was der Umweg über OCXO und Vergleichs-TCVCO
dabei an Verbesserung bringen könnte.
Kürzt sich da irgendeine Fehlerquelle raus?

Das sehe ich bisher leider nicht.

[Michael M. (michaelm)]

Jacko schrieb:
> Da wird ein TCVCO von 77,5 kHz mit langatmiger Mittelung auf die
> DCF-77,5 kHz mit empfangsbedingten sporadischen "Hüpfern" geregelt.
Schon nicht mehr aktuell. Es ist ein OCXO.

> Genau! Mit langem Atem zeigt sich die Genauigkeit der hinter DCF77
> stehenden Atomuhren.
Die ist wohl nicht wirklich sichtbar (die Genauigkeit). ;-)

> Aber was hilft dabei der 10 MHz-OCXO? Der ist doch nur "recht" genau.
Deswegen wird er ja mit DCF nachgeführt.
Wenn ich den momentan vorhandenen OCXO in seinem schon recht 
ordentlichem Stabilitäts-Verhalten sehe, dann freue ich mich schon sehr 
auf den deutlich besser spezifizierten (ist noch unterwegs). :-)
Nur ohne die DCF-Referenz gehen mir leider langsam die Messmittel aus, 
weil notwendige Stabilität nicht da ist....

> Und der TCVCO ist von Hause aus wohl auch nicht so stabil.
...den es nicht mehr gibt....

> Das Grundprinzip kann doch nur sein, eine schon halbwegs superstabile
> Referenz der langzeit-hyperstabilen DCF-Frequenz nachzuführen.
Referenz = immmer ->DCF
Der hier betriebene OCXO = meine Zeitbasis. Der wird niemals eine 
Referenz sein (können). Bitte nicht verwechseln.

> Dazu brauchst du keinen zweiten 77,5 kHz-Oszillator, ...
Wenn du meinst...
> sondern nur
> irgendeinen (Frequenz!) hochstabilen Oszillator.
Nun, beide, DCF-Oszillator und der OCXO mussten im Laufe der 
Projekt-Entwicklung zu einem "zusammmenwachsen". Das Prinzip wird öfter 
angewendet (= Schwungrad-Oszillator). Der Gedanke dahinter: 
Unabhängigkeit und Störungsfreiheit vom Sender (DCF). Es ist irgendwie 
sinnvoller, nur EINEN sehr stabilen Ofen laufen zu haben.

> Und einen Vergleicher mit angemessenem Regelverhalten.
> Und mit - JETZT WIRD ES SPANNEND - hochstabilen Korrekturgliedern!
Die 77k5- und 10 MHz - Geschichte finde ich extrem spannender. :-)

> Hast du eine Langzeitabweichung entdeckt, wird der eigene Oszillator
> wohl "weggelaufen" sein. Also korrigierst du ihn mit einer "besseren"
> Abstimmspannung.
Ja, mit einer passend richtigeren Spannung. Jedoch auch 
Kurzzeitabweichungen fließen mit in die Korrektur; das nennt sich dann 
Integration.

> Aber wie konstant bleibt die Abstimmspannung über Zeit und Temperatur?
Da sie aus dem Ofen kommt, sehe ich kein Problem, was die Stabilität 
angeht. Wenn sie dann mit der Zeit driftet, greift ja eh die Nachführung 
ein.

> Und wie konstant bleibt die VCXO-Frequenz bei konstanter Abstimmspannung
> über Zeit und Temperatur?
Auch dafür gibt es Daten (Drift, Alterung).

> Mach mir mal klar, was der Umweg über OCXO und Vergleichs-TCVCO
> dabei an Verbesserung bringen könnte.
Das war die Folge einiger fundierter Kritik (im ursprünglichen Thema) 
und daraufhin die erste Idee, um die empfangsbedingten Störungen 
auszumerzen, sowohl durch Ausbreitung als auch lokales QRM bedingt.
Wie w.o. gesagt, ist der separate Oszillator quasi Geschichte; dafür 
sind einige Sicherheiten im Empfangsteil und v.a. der Auswertung des 
DCF-Signals dazugekommen.

Michael

[Tobias P. (hubertus)]

spannend. Aber wenn du GPS oder meinetwegen Galileo verwenden tätest, 
dann wärst du schon fast fertig, und das erst noch mit besserer 
Genauigkeit als mit DCF ;-)
mein GPSDO ist immer noch im Test, aber was ich nach ca. 6 Monaten 
Testphase sagen kann ist, dass er eine Stabilität von um die 1e-12 hat. 
Weit oben in diesem Thread wurden solche Werte als nicht machbar 
bezeichnet.
Mein DAC zappelt innert 24h um höchstens 5 Counts hoch oder runter, die 
PLL bleibt stabil eingerastet. Ein Vergleich mit einem Rubidium über 24h 
zeigte am Oszilloskop keine sichtbare Veränderung.
Ich bin noch dabei, ein Messystem aufzubauen, damit ich den GPSDO auch 
richtig messen kann und dann auch Zahlen bekomme.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Falls es interessiert: Im Anhang kann man die Phasenperturbationen des 
empfangenen auf 60kHz angebundenen Spectracom 8161 sehen. Ein 
hoch-stabiles OCXO Signal dient als Referenz. Man sieht warum so lange 
Integrationszeiten notwendig sind um einen OCXO an so einen Signal 
anzubinden. Mein 8164 macht das über eine digitale FW gestützte 
Frequenz-Lock-Loop mit einem 1ks Updatezyklus.

[Ralf S. (ralf_s572)]

Tobias P. schrieb:
> spannend. Aber wenn du GPS oder meinetwegen Galileo verwenden tätest,
> dann wärst du schon fast fertig, und das erst noch mit besserer
> Genauigkeit als mit DCF ;-)
> mein GPSDO ist immer noch im Test, aber was ich nach ca. 6 Monaten
> Testphase sagen kann ist, dass er eine Stabilität von um die 1e-12 hat.
> Weit oben in diesem Thread wurden solche Werte als nicht machbar
> bezeichnet.
> Mein DAC zappelt innert 24h um höchstens 5 Counts hoch oder runter, die
> PLL bleibt stabil eingerastet. Ein Vergleich mit einem Rubidium über 24h
> zeigte am Oszilloskop keine sichtbare Veränderung.
> Ich bin noch dabei, ein Messystem aufzubauen, damit ich den GPSDO auch
> richtig messen kann und dann auch Zahlen bekomme.

Ich habe mal mein DCF gegen einen GPSDO am Oszi laufen lassen. Da konnte 
man (zumindest am hellichten Tag) keine Änderung feststellen. Man müsste 
das 12 Stunden lang mit einer Kamera aufzeichnen und dann in Zeitraffer 
anschauen. Das müsste 10e-10 oder 11 gewesen sein.

Du sagst, Dein DAC zappelt um +-5 counts. Welchen OCXO verwendest Du?

[Michael M. (michaelm)]

Tobias P. schrieb:
> Aber wenn du GPS oder meinetwegen Galileo verwenden tätest,
> dann wärst du schon fast fertig,
Das ganze Projekt hat eine fast 40-jährige Gechichte... (sozusagen 
Herausforderung an mich selbst :-) )

> Mein DAC zappelt innert 24h um höchstens 5 Counts hoch oder runter,
Bist du sicher, dass der DAC die Ursache ist, wenn du andererseits 
sagst:
> Ein Vergleich mit einem Rubidium über 24h
> zeigte am Oszilloskop keine sichtbare Veränderung.
?? Oder integriert er das weg?
________
Gerhard O. schrieb:
> Phasenperturbationen des
> empfangenen auf 60kHz angebundenen Spectracom 8161
Ich bin gepannt... Dann spielt mein OCXO (für sich alleine gesehen) in 
der gleichen Klasse. ;-)
________
Ralf S. schrieb:
> Ich habe mal mein DCF gegen einen GPSDO am Oszi laufen lassen. Da konnte
> man (zumindest am hellichten Tag) keine Änderung feststellen.
Das ist relativ logisch. Mein Empfänger bzw. die Synchro wird bewusst 
während der Nachtphase Pause haben, denn:
In den Nachtstunden..? Erst da wird es haarig, wenn das DCF-Signal eine 
10-fach größere Phasen-Instabilität zeigt. 8-/

Michael

[Gerhard O. (gerhard_)]

Um keine Mißverständnisse aufkommen zu lassen, noch ein Hinweis zum 
lokalen Signals. Dieses stark reagierende Signal stammt von dem internen 
Quarzoszillator des 8161 und ist immer an die Phase des von mir 1500 km 
entfernten WWVB in Realzeit direkt angebunden und macht alle 
Schwankungen des empfangenen Signals wegen der 10MHz/60kHz PLL mit.

Normalerweise vergleicht man nun mittels des eingebauten 
Phasenvergleicher lokale Standards und zeichnet deren Frequenz bzw. 
Phasenlage mit einem Streifenschreiber auf. Diesbezüglich sind die 
schnellen Phasenperturbationen belanglos weil die Zeitkonstante des 
Phasenvergleichers vergleichsweise sehr groß ist und eine saubere 
Streifenschreiberspur geschrieben wird. Der Streifenschreiber hat 
50us/16 1/3us Anzeigebreite.

Der 8164 dagegen hat alles was der 8160/1 hat plus einer digitalen 
Frequenz Lock Loop die einen hochwertigen internen 10MHz OCXO mittels 
DAC diszipliniert und hat keine der gezeigten schnellen 
Phasenschwankungen. Der DAC Wert lässt sich über RS232 erfassen und 
ändert sich kaum über lange Zeiten. Dieser lokale OCXO Standard hat also 
die gleiche Langzeitgenauigkeit wie WWVB. Die kurzzeitigere 
Nachregelgenauigkeit schwankt allerdings um ein paar Teile in 1E9. Gegen 
einen Lokalen Rb87 Standard am Oszi verglichen bleiben deren Phasen 
tagelang im Einklang. Der Streifenschreiber schreibt dann für sehr lange 
Zeiten eine perfekte vertikale Linie. Ich verwende diese Anlage 
hauptsächlich zur Überwachung des Rb87 Hausstandards.

Ich baute mir vor Jahren auch einen funktionierenden GPSDO der einen 
HP10811B anbindet. Aber irgendwie finde ich die Langwellengeschichte 
etwas netter weil da nicht so viel High-Tech im Spiel ist.

Ich hoffe, diese Erläuterungen waren trotzdem des Unterschieds zu 
DCF77.5 von Interesse und möchte auch nicht weiter hier "stänkern";-)

Schönen Tag noch,
Gerhard

[Michael M. (michaelm)]

Gerhard O. schrieb:
> Ich hoffe, diese Erläuterungen waren trotzdem des Unterschieds zu
> DCF77.5 von Interesse und möchte auch nicht weiter hier ..... ;-)

Danke Gerhard, das sind auch mal interessante Infos.
Das hat mit S... überhaupt nichts zu tun. :-)

Michael

[Gerhard O. (gerhard_)]

Michael M. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Ich hoffe, diese Erläuterungen waren trotzdem des Unterschieds zu
>> DCF77.5 von Interesse und möchte auch nicht weiter hier ..... ;-)
>
> Danke Gerhard, das sind auch mal interessante Infos.
> Das hat mit S... überhaupt nichts zu tun. :-)
>
> Michael

Freut mich!

Wenn jemand übrigens an Streifenschreiberzaufzeichnungen interessiert 
ist (zumindest für meine Arbeiten wichtig) habe ich vor einiger Zeit ein 
Projekt angefangen um die Kosten von Streifenschreiberei drastisch zu 
erniedrigen. Die eingebauten Streifenschreiber und auch Rustraks sind 
zwar gute Geräte, aber die Kosten der Papierrollen sind mit $35+ absolut 
"Out of this world". So habe ich mir vorgenommen einen thermischen 
Drucker als Streifenschreiber zu missbrauchen und habe schon ein paar 
Versuche in dieser Richtung angefangen. Im Projekte Thread habe ich über 
diesen Versuch berichtet:

Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2020)"

Der Drucker generiert sowohl Messwertlinien als auch ein 
Hintergrundraster für die spätere Auswertung. Die gezeigten Beispiele 
sind aktuelle Aufzeichnungen von einem Funktionsgenerator. Die 
Zeitmarken sind synthetisch eingefügt.

Im Prinzip ist dies Methode auf alle Fälle brauchbar. Die thermischen 
Rollen sind überall billig erstehbar. Ich hatte bis jetzt nur noch keine 
Zeit ein fertiges Gerät umzusetzen.

Sicher, man könnte auch elektronische Aufzeichnungen machen. Ich finde 
aber Papieraufzeichnungen doch irgendwie praktischer: Papier einlegen - 
Einschalten _ Aufzeichnen.

Ist sofort ohne ein BS hochzufahren, betriebsbereit. Mittels uC eine CSV 
Datei für spätere Auswertung machen - ist auch umständlich, außer man 
will später damit noch arbeiten. Meistens will man ja nur sehen wie groß 
die Abweichungen und Drift-Trends vom Prüfling sind. Der kalibrierte 
Maststab ermöglicht auch eine direkte Ableitung der Frequenzdifferenz 
über eine Zeitspanne.

[Hugo H. (hugohurtig1)]

Mal ganz doof gefragt - was meinst Du eigentlich mit "Disziplinierung"?

Führung, Mäßigung, Zucht? (lt. Duden - mir liegen da ganz andere 
Begriffe im Portfolio :-) )

Was hat das mit einem OCXO zu tun?

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hugo H. schrieb:
> Mal ganz doof gefragt - was meinst Du eigentlich mit
> "Disziplinierung"?
>
> Führung, Mäßigung, Zucht? (lt. Duden - mir liegen da ganz andere
> Begriffe im Portfolio :-) )
>
> Was hat das mit einem OCXO zu tun?

"Disziplinierung" im Zusammenhang mit Präzisions-Oszillatoren kommt aus 
dem Amerikanischen und ist dort als technische Bezeichnung gebräuchlich. 
Hat mit der traditionellen Definition von Disziplin überhaupt nichts 
gemeinsam.
Der Begriff "Anbindung eines Quarzoszillator an einen Frequenzstandard" 
wäre meiner Meinung im Deutschen Kontext ein glücklicherer Begriff.

Mir gefällt der Begriff "Disziplinierung" eigentlich auch nicht so sehr 
weil GPS den lokalen Standard lediglich so nahe wie möglich indirekt 
durch DAC V[control] Werte rechnerisch an die Sollfrequenz annähert. 
Eine phasenstarre Anbindung a la PLL via GPS tritt s.v.w.i.w. nicht auf 
weil alles im Zusammenhang mit dem GPS System auf Timing und 
Berechnungen beruht und letzten Endes nur eine hochgenaue Annäherung 
ist. Ich kann mich allerdings irren weil ich mich mit GPS kaum befasse 
und für meine Ziele nicht sonderlich interessant ist. Es könnte da 
Entwicklungen geben die das Ganze weiter vorwärts treiben. Für meine 
Zwecke ist die Genauigkeit von GPSDO- oder WWVB-Anbindung völlig 
ausreichend.

Abgesehen davon, mein Rb87 Standard den ich nur zeitweise verwende hat 
in jahrelanger Überwachung bewiesen, dass er kaum altert und die 
Frequenz immer noch um auf 10 Stellen genau ist. Das ganze ist halt (für 
mich (eine Spielerei bzw. Steckenpferd.

GPS und vergleichbare System sind ja für die aktive, moderne Welt, die 
alles überwachen will, recht wichtig, aber wenn man davon nicht abhängig 
ist, relativisiert sich das etwas.

Ist alles nur meine eigene Auffassung oder Interpretation...

[Hugo H. (hugohurtig1)]

Gerhard O. schrieb:
> "Disziplinierung" im Zusammenhang mit Präzisions-Oszillatoren kommt aus
> dem Amerikanischen

Welches "amerikanische Wort" verbirgt sich denn dahinter? Nur, um es 
einzuordnen ...

[Michael M. (michaelm)]

Danke Gerhard für deine Beschreibung(en). Ich habe das eben mal kurz im 
genannten Thema angelesen...

Ergänzend an Hugo:
Führung (eines OCXO durch die/eine Referenzquelle) trifft den 
Sachverhalt sehr gut.
Ich hatte in jüngeren Jahren damals damit angefangen, einen LW-Empfänger 
für den brit. Droitwitch zu basteln, was jedoch relativ enttäuschende 
war. Erst einige Jahre später (Mitte '80er) kam dann DCF in meinen 
Fokus. Man sprach zu der Zeit ja noch nicht von GPS; selbst wenn, wäre 
es für Hobbyisten wegen der Kosten wohl Traum geblieben...

Das DCF-Projekt ist für mich heute in erster Linie der Spaß samt 
Herausforderung am Entwickeln und Basteln, verbunden mit viel Lerneffekt 
verschiedenster Art (Empfangstechnik mit einigen Besonderheiten, 
Quarzfilter, Logik-Entwicklung mit sehr eng gesetzten zeitlichen 
Anforderungen wg. Genauigkeit/Stabilität usw.).

Dem gegenüber ist GPS heute "schnell" mit recht einfachen, (fertigen), 
kleinen, stromsparenden Baugruppen realisierbar.
Blackbox-Systeme sind jedoch nicht wirklich meine Welt, vor allem, wenn 
sie ohne "Gucklöcher" daherkommen.

Michael

[Michael M. (michaelm)]

Hugo H. schrieb:
> Welches "amerikanische Wort" verbirgt sich denn dahinter? Nur, um es
> einzuordnen ...

to discipline, disciplining....

[Hugo H. (hugohurtig1)]

Michael M. schrieb:
> to discipline, disciplining....

Ich habe es (Google) verstanden - vielen Dank :-) - krass.

[Pandur S. (jetztnicht)]

... disciplined ...
passt aber schon, denn ein OCXO wird einem GPS Clock unterstellt. Der 
OCXO bringt die Qualitaet und das GPS die langfristige Genauigkeit.
Ein OCXO ist mit 1E-8 .. 1E-9 Fehler spezifiziert, waehrend GPS an 
Caesium clock laeuft, welche per definition keinen Fehler haben, resp 
auf besser wie 1E-14 oder so geschaetzt werden.
Der Witz an dieser Disziplinierung ist, dass die kurzfristige 
Zeitaussage von GPS hundsschlecht ist. Mit etwas Glueck kriegt man einen 
1 sekunden puls raus, welche um 50ns jittert. Die Regelzeitkonstante 
liegt oberhalb 1000 sekunden. Fuer weiteres siehe : 
http://www.leapsecond.com/

Man kann sich vertun ... bevor's vergessen geht, das Mobilnetz ist auch 
an Caesium gekoppelt, bedeutet das Mobiltelephon laueft auch mit Caesium 
genauigkeit.

[Tobias P. (hubertus)]

Ralf S. schrieb:
> Man müsste
> das 12 Stunden lang mit einer Kamera aufzeichnen und dann in Zeitraffer
> anschauen. Das müsste 10e-10 oder 11 gewesen sein.

jup, habe ich gemacht. Nicht über 12h, aber doch während einer ganz 
ordentlichen Dauer. Hier:

https://hb9fsx.ch/files/gpsdo/measurement/videos/

sind 2 Videos. Einmal mein Selbstbau-GPSDO im Vergleich zu einem 
Rubidium (LPRO-101), sowie ein 2. Video von meinem GPSDO gegen einen 
kommerziellen GPSDO. Im zweiten Video sieht man es leicht wackeln. Da 
mein GPSDO gegenüber den Rubidium nur unmerklich wackelt, wage ich mal 
zu behaupten, dass diese stabiler als der kommerzielle GPSDO ist.

Ralf S. schrieb:
> Du sagst, Dein DAC zappelt um +-5 counts. Welchen OCXO verwendest Du?

ich verwende einen UCT 108663, was offenbar ein Nachbau eines 
Oscilloquarz 8663 ist. Ich habe allerdings den Tuningbereich auf 
2.5..7.5 Volt eingeschränkt und einen 16 Bit DAC verwendet. Der OCXO hat 
eigentlich einen Tuningbereich von 0..10 Volt.

Zu den Videos muss man noch bemerken, dass diese aufgenommen wurden, 
während der GPSDO noch nicht in ein Gehäuse eingebaut war. Der 
integrierte Temperaturlogger zeigt, dass durch die Klimatisierung in dem 
Raum die Temperatur auf der Leiterplatte um circa 1°C zappelt. Nach dem 
Einbau in ein kleines Gehäuse ist die Temperatur wesentlich stabiler und 
zappelt noch um circa 0.2°C. Dadurch muss auch der Regler weniger 
"arbeiten" und der DAC zappelt weniger. Er kann durchaus auch mal 
während 1..2 Stunden gar nicht zappeln.

Gerhard O. schrieb:
> Mir gefällt der Begriff "Disziplinierung" eigentlich auch nicht so sehr
> weil GPS den lokalen Standard lediglich so nahe wie möglich indirekt
> durch DAC V[control] Werte rechnerisch an die Sollfrequenz annähert.
> Eine phasenstarre Anbindung a la PLL via GPS tritt s.v.w.i.w. nicht auf
> weil alles im Zusammenhang mit dem GPS System auf Timing und
> Berechnungen beruht und letzten Endes nur eine hochgenaue Annäherung
> ist. Ich kann mich allerdings irren weil ich mich mit GPS kaum befasse
> und für meine Ziele nicht sonderlich interessant ist. Es könnte da
> Entwicklungen geben die das Ganze weiter vorwärts treiben. Für meine
> Zwecke ist die Genauigkeit von GPSDO- oder WWVB-Anbindung völlig
> ausreichend.

Das ist so nicht ganz richtig. Die GPS-Module geben einen Sekundenpuls 
aus, der auf UTC synchronisiert ist. Zwei unabhängige GPS-Module geben 
den Sekundenpuls "gleichzeitig" aus. daher sind auch die Oszillatoren, 
welche per PLL an diesen Sekundenpuls angebunden sind, phasengelockt und 
zwei GPSDOs werden, wenn sie stabil sind, relativ zueinander immer die 
selbe Phase behalten. Die sind schon mehr oder weniger phasenstarr 
zueinander! In meinem Video sieht man allerdings schon, dass mein GPSDO 
einen Phasenversatz zum kommerziellen GPSDO hat. Das dürfte aber auch an 
unterschiedlichen Cable Delays und Regelalgorithmen liegen, aber der 
Versatz ist konstant. Ich werd nächste Woche mal wieder gucken, aber da 
mache ich jede Wette, dass die Phase immernoch mehr oder weniger die 
selbe ist.

Gerhard O. schrieb:
> GPS und vergleichbare System sind ja für die aktive, moderne Welt, die
> alles überwachen will, recht wichtig

ja gut, mit einem GPSDO wirst du nicht überwacht. Das ist ja nur ein 
passiver Empfänger.

Michael M. schrieb:
> Dem gegenüber ist GPS heute "schnell" mit recht einfachen, (fertigen),
> kleinen, stromsparenden Baugruppen realisierbar.
> Blackbox-Systeme sind jedoch nicht wirklich meine Welt, vor allem, wenn
> sie ohne "Gucklöcher" daherkommen.

Ich bin auch nicht so Fan von reinen Blackboxen. Man kann GPSDOs auf 
verschiedene Weise bauen. Meiner beispielsweise ist so gebaut, dass er 
als einziges Eingangssignal einen Sekundenpuls braucht. Woher man diesen 
Sekundenpuls bekommt, ist letztlich egal, wenn du ein Cs hast, was 
Sekundenpulse ausgibt, dann kannst du den Oszillator damit auch da 
anbinden. Ich wollte extra kein spezielles GPS-Modul verwenden, was 
direkt 10MHz oder wenigstens 10kHz ausgibt, weil man sich da eben auf 
eine bestimmte Blackbox festnagelt.
Und wenn man es wirklich ganz extrem auf die Spitze treiben will, muss 
im Prinzip auch GPS keine Blackbox sein: ich kann mich an einen Bericht 
in einem Funkamateurheft erinnern (ich weiss nicht mehr, ob es 
UKW-Berichte waren? oder DUBUS?) wo ein Funkamateur einen GPS-Empfänger 
selber gebaut hat mit Minicircuits Teilen und einem Mikrocontroller oder 
sowas. Es ginge also schon. Aber das will man ja eigentlich nicht :-)

Und wenn man dann Galileo anstatt GPS oder Beidou verwendet, ist man 
auch nicht mehr von irgendwelchen komischen Politikern abhängig.

[Tobias P. (hubertus)]

Pandur S. schrieb:
> Man kann sich vertun ... bevor's vergessen geht, das Mobilnetz ist auch
> an Caesium gekoppelt, bedeutet das Mobiltelephon laueft auch mit Caesium
> genauigkeit.

das bezweifle ich. M.W. sind da Rubidiümmer im Einsatz. Ein Cs möchte 
man da lieber nicht, weil die Röhre nicht sehr langlebig ist.
Bei einem Metrologieinstitut wie PTB oder METAS ist das kein Problem, 
die betreiben schon Cäsiümmer, aber die sind auch in der Lage, 
verbrauchtes Cs selber neu nachzufüllen. Eine Telecombude kann das 
keineswegs und ist nicht rentabel, daher ist dort Rb im Einsatz. Wenn 
Lebensdauer erreicht -> Rb raus und neues Rb rein.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Für geringere Ansprüche gibt es spezielle GPS Empfänger mit 1PPS sowohl 
als auch 10kHz Ausgang. Es gab da ein paar Kits und Baubeschreibungen im 
Netz wo man einen OCXO mittels einer relativ einfachen PLL-Schaltung an 
die 10kHz vom GPS phasenstarr anbinden konnte. Ich habe Interesse, das 
irgendwann auch auszuprobieren.

Übrigens, ich habe bei mir zuhause eine stationäre GPS Mastantenne mit 
Antennenverstärker dazwischen installiert die eine GPS Antenne speist 
mit der ich dann im Zimmer drahtlos die GPS-Empfänger ohne 
Kabelverbindung speisen kann. Ist recht praktisch. Die Dinger gibt es 
für wenig Geld bei Amazon. Hier ist übrigens etwas über meinen GPSDO:
Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2015)"
Die LCD Ansteuerung muss noch programmiert werden. Funktioniert sonst 
ganz gut. Nur braucht der GPSDO Controller einige Stunden nach längerer 
Nichtbenutzung um den OCXO einzurasten.

Die Rockwell Jupiter GPS Bords haben recht geringen 1PPS Jitter. Leider 
sind sie etwas schwierig im Serial-Protocol handzuhaben. NEMA Ausgang 
ist normalerweise abgeschaltet. Mit TAC32 kann man allerdings darauf 
zugreifen. Deshalb habe ich in der Richtung noch nichts gemacht weil mir 
der Zeitaufwand zu hoch war um mich da richtig niederzuknien.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Die Rubidium clocks sind auch auf Cs synchronisiert...

[Gerhard O. (gerhard_)]

Tobias P. schrieb:
> Wenn
> Lebensdauer erreicht -> Rb raus und neues Rb rein.

Symmetricom hat schon seit einiger Zeit die "Chipscale" Cs 
Miniaturstandards die noch etwas stabiler als RB87er sind und nicht das 
Lebensdauerproblem der Cs-Röhren haben sollen. Sind allerdings auch nur 
sekundäre Standards wie ein Rb87.

[Tobias P. (hubertus)]

Gerhard O. schrieb:
> Für geringere Ansprüche gibt es spezielle GPS Empfänger mit 1PPS sowohl
> als auch 10kHz Ausgang. Es gab da ein paar Kits und Baubeschreibungen im
> Netz wo man einen OCXO mittels einer relativ einfachen PLL-Schaltung an
> die 10kHz vom GPS phasenstarr anbinden konnte. Ich habe Interesse, das
> irgendwann auch auszuprobieren.

die würde ich nicht verwenden. GPS Timing Module geben einen 
Sekundenpuls aus, sowie (optional) über ein Datentelegramm auf der 
seriellen Leitung eine "sawtooth correction", das ist eine Schätzung, um 
wie viele ps der Sekundenpuls zu früh oder zu spät kam. Hintergrund ist, 
dass der interne Mikroprozessor des GPS Moduls den Sekundenpuls ja nur 
synchron zu seinem Takt ausgeben kann, das gibt dann schon mal einen 
Fehler. Zusätzlich errechnet sich ja auch noch der optimale Zeitpunkt, 
wann der Sekundenpuls raus kommen soll, in der Software des GPS Moduls 
durch Lösen eines Gleichungssystems. Die Residuen sind dann ein 
Indukator für den Fehler, das GPS-Modul "schätzt" also, wie falsch der 
Berechnete Sekundenpuls in etwa ist.

Man sieht das deutlich, wenn man die Zeitintervalle zwischen den 
Sekundenpulsen loggt. Dann sieht man deutlich, dass da eine üble 
Sägezahnschwingung überlagert ist. Wenn man das Sawtooth Correction 
Telegramm auswertet und den Fehler berücksichtigt, dann verschwindet der 
Sägezahn fast gänzlich!

Das ist aber nur möglich mit 1PPS Pulsen und nicht mit 10kHz. Des 
Weiteren nagelst du dich mit einem 10kHz Modul eben grade auf eine 
bestimmte "Blackbox" fest, weil nicht alle Module das können. 1PPS kann 
jedes, ist quasi ein "Abfallprodukt" von der Positionsberechnung.

Gerhard O. schrieb:
> Symmetricom hat schon seit einiger Zeit die "Chipscale" Cs
> Miniaturstandards die noch etwas stabiler als RB87er sind und nicht das
> Lebensdauerproblem der Cs-Röhren haben sollen.

Interessant. Ich kenne die CSAC, aber ich habe nie ein solches studiert. 
Wie das wohl funktioniert? beim "normalen" Cs Normal purzeln ja 
irgendwelche Cs Atome runter und werden dadurch aufgebraucht. Man kann 
sie aber wieder auffüllen.

[W.S. (Gast)]

Tobias P. schrieb:
> sowie ein 2. Video von meinem GPSDO gegen einen
> kommerziellen GPSDO.

Ha, sowas ähnliches kenn ich. Ich hatte neulich mal nen Versuch gemacht: 
meine beiden Normale (Trimble und Morion) warm laufen lassen, dazu einen 
meiner Frequenzzähler (CMAC drin) und die GPS-Referenz auch. Dann alle 4 
Signale auf dem Oszi angeschaut. Die Normale standen einfach so da, über 
mehr als ne halbe Stunde konnte man keinerlei Phasenverschiebung sehen. 
Der CMAC im Frequenzmesser hatte hingegen in der halben Stunde eine 
Wanderung um so etwa halbe Periode (10 MHz) geschafft und die 
GPS-Referenz hat langsam gejittert: immer mal ganz langsam um eine 
reichliche Periode nach links und dann wieder nach rechts, so im Laufe 
einiger Minuten etwa. Nicht so schnell wie in deinem Video.

W.S.

[Tobias P. (hubertus)]

Zu meinem Video muss ich mich noch über die Qualität entschuldigen :-) 
ich habe es mit meiner GoPro aufgenommen. Auf dem GoPro 
briefmarkengrossen Display sah es recht akzeptabel aus, aber am PC ist 
es grauenhaft unscharf. Aber immerhin sieht man wie die Kurven wackeln.

W.S. schrieb:
> Nicht so schnell wie in deinem Video.

Mein Video ist übrigens ein Zeitraffer: 1 Bild pro Sekunde!

[Michael M. (michaelm)]

Na, wenn ich dann erst mal so weit bin, beide Signale auf dem Bildschirm 
betrachten zu können.... Ich kann leider momentan nicht an den 
Lötkolben. :-(
Derzeit reicht's nur für die Beobachtung des (1.) OCXO mit dem Zähler; 
auf den endgültigen warte ich noch.

Michael

[Gerhard O. (gerhard_)]

Tobias P. schrieb:
> Interessant. Ich kenne die CSAC, aber ich habe nie ein solches studiert.
> Wie das wohl funktioniert? beim "normalen" Cs Normal purzeln ja
> irgendwelche Cs Atome runter und werden dadurch aufgebraucht. Man kann
> sie aber wieder auffüllen.

Hier sind ein paar CSAC Sachen:
https://web.stanford.edu/group/scpnt/pnt/PNT11/2011_presentation_files/18_Lutwak-PNT2011.pdf
https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/1243735-csac-performance-during-rapid-temp-change
http://www.obsip.org/documents/Gardner_IEEE_Oceans_2016.pdf
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5336046/pdf/sensors-17-00370.pdf
https://publications.ffi.no/nb/item/asset/dspace:2506/15-00967.pdf
https://www.nist.gov/system/files/documents/2017/05/09/VCAT-NIST-CSADemo.pdf
https://www.mouser.com/datasheet/2/523/Microsemi_CSAC_UserGuide_098-00055-000_D1-1114611.pdf

Kit bei Digikey:
https://www.digikey.com/en/products/detail/microchip-technology/990-00123-000/6153768?s=N4IgTCBcDaIJxwAwFpGIIxgMyrQAgGUBBEAXQF8g

[Michael M. (michaelm)]

Mein Bau des Empfangsteils wirft ein wenig mechanische Probleme auf, die 
ich noch nicht ganz gelöst habe. Jedoch tatenlos Rumsitzen ist nicht bei 
mir; also geht es zwischendurch mal mit Gedanken über das Netzteil für 
das Projekt weiter.

Da einige verschiedene Betriebsspannungen benötigt werden, die 
größtenteils höhere Anforderungen bezüglich Stabilität und Rauscharmut 
erfüllen müssen, wird es mal wieder kein 08/15-Design. Ausnahme hiervon 
bleibt wohl nur die Versorgung des Standard-Digitalteils.

Bernd (DG4RBF), Jörn (DK7JB), Thomas (DG8SAQ) und Freundeskreis haben 
auf dem Gebiet bereits intensive und wertvolle Vorarbeit geleistet, die 
ich sehr dankbar annehme. Kaum für möglich gehalten, aber der LM723 hat 
mit entsprechend dimensionierten RC-Gliedern ungeahnte Qualitäten. Ein 
wenig Peripherie, und das Ergebnis lässt kaum Wünsche übrig.

Ein wenig anders als in Jörns "Basteltagebuch" sieht mein Konzept aus:
Jeder dieser 723er-Regler bekommt eine Beruhigung bereits am Eingang. So 
erhält er bereits "vorne" eine fast brummfreie Versorgung als Grundlage 
und kann sich dann -seinen Fähigkeiten entsprechend- speziell an die 
Filigranarbeit machen, nämlich die Spannungs-"Fein"regelung und das 
Rauschen zu minimieren.

Bild 1: Historisch bekannt, heute fast vergessen: Stabilisierung mit 
Z-Diode + Längstransistor. Nachteilig ist, dass der einzelne 
Längstransistor einen relativ hohen Steuerstrom braucht. Dadurch sind 
dem RC-Glied an der Basis enge Grenzen gesteckt und man erreicht eine 
Dämpfung des Netzbrumms von max. gut 20 dB.
Bild 2: Flexibler und besser, da ein Darlington (hier ein Szlikai-Paar, 
auch unter dem Namen Komplementär-D.) zum Einsatz kommt. Der Steuerstrom 
liegt bei ca. 10 uA. Die Filterung der Brummspannung an der Basis kann 
bis über 40 dB betragen. Zum Szlikai-Paar: Man tut gut daran, den 
steuernden Transistor kühl zu halten und NICHT thermisch mit dem 
Leistungssteller zu koppeln.
Bild 3: Dasselbe, symbolisch ergänzt mit der Reglerstufe.

Alle diese drei Konzepte leiden darunter, dass eine Z-Diode als Referenz 
eingebaut ist, die leider naturgemäß ein Breitband-Rauschen mitbringt. 
Wenn man nicht aufpasst, sogar sehr sehr viel. :-(

Bild 4: Was ist zu tun? Z-Diode raus und eine andere, besser geeignete 
Referenz hinein.
Bild 5: Ein OPV mit einer LED (bei konstantem Strom) betrieben liefert 
diese Referenz. Die verschiedenen benötigten Spannungen werden daraus 
abgeleitet; sie werden in Pufferstufen auf den notwendigen Pegel 
angehoben und entkoppeln gleichzeitig die verschiedenen Zweige.

Eine LED als Referenz !!! Ich habe schon oft (oberflächlich) darüber 
gelesen, aber noch nie damit experimentiert.
Also Messen..... Dynamisch kann ich das nicht (wie die LED-Produzenten), 
jedoch statisch ist ebenso eine realistische Aussage möglich.
Verglichen habe ich die LEDs mit 0,4W-Z-Dioden (4,3 und 4,7 V).
Der maßgebliche Messstrom war bei ALLEN Dioden immer 10 mA.

Staunen, sogar Begeisterung bei den Ergebnissen:
Uralte no-name rote Standard-LEDs 5 mm DM und auch no-name IR-LEDs (aus 
einer alten TV-Fernbedinung) schlagen die Z-Dioden um etliche Längen. 
Der differentielle Widerstand von beiden liegt mit statisch 4 Ohm um den 
Faktor 7-8 (!!!) niedriger als der von Z-Dioden (um 30 Ohm).
Das bedeutet, dass die Spannung gleichermaßen stabiler ist.
Der Generator in Bild 5 versorgt sie ohnehin mit konstantem Strom. 
Selbst wenn ich einräume, dass die recht niedrige Spannung von knapp 1,6 
V noch aufgepeppelt werden muss, ist die LED immer noch weit im Vorteil.
Andere LED-Farben liegen im Feld dazwischen und auch teils über den 
ZD-Werten, also deutlich schlechter.

Der wesentliche Aspekt für die Praxis liegt darin, dass sie im Gegensatz 
zur ZD nicht (bzw. kaum) rauscht (mir nicht bekannt ;-) ) und keinen 
Avalanche-Effekt hat, wenn man vom grundsätzlichen physikalisch 
bedingten Rauschen des PN-Übergangs mal absieht.
Die Temperaturabhängigkeit (-2 mV/K) bleibt; sie ist sogar ein wenig 
willkommen, da sie den Längstransistor thermisch nicht weglaufen lässt.

Nun mag man einwenden, eine moderne fertige Ref-Quelle sei doch viel 
"besser", jedoch...
1. müsste ich sie extra kaufen.
2. ist sie für den Zweck hier VIEL zu gut; den erforderlichen Rest 
machen ohnehin die 723er.
3. fehlt ihr die (willkommene) negative Temperaturdrift.

Wieder ein lehrreiches und interssantes Erlebnis... :-)

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Du kannst 2 Gänge zurückschalten. Ein normaler 78-Regler reicht völlig. 
Ein 723 ist völlig überdimensioniert. Du baust kein Messgerät, sondern 
einen DCF-Empfänger. Ob die Spannung ein wenig rauscht oder um ein paar 
mV wegläuft, wenn es warm wird, hat keinerlei Einfluss auf die 
Genauigkeit. Du baust kein Voltmeter mit 1uV Auflösung.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Ein normaler 78-Regler reicht völlig.

Hallo Ralf,
weißt du, was der OCXO aus einer "Drecksspannung" betrieben macht, wenn 
ich ihn dann auf 10^(-9) oder besser von DCF führen lassen möchte?
Jeder Oszillator, der in der Phase möglichst ruhig sein soll, bekommt 
als ALLERERSTES eine saubere Betriebsspannung; das kannst du wirklich 
>überall< nachlesen.

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Die Spannung muss sauber, aber braucht nicht stabil zu sein. Die Loop 
regelst das eh weg mit der Zeit.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Die Spannung muss sauber, aber braucht nicht stabil zu sein.

Nun, dann haben wir zwei verschiedene Vorstellungen vom Begriff 
"sauber".  Bei "nicht stabil" kommt mir doch gerade in den Sinn, dass 
sich bei Digital-Logik die Signal-Laufzeiten in Abhängigkeit der 
Betriebsspannung ändern, und zwar recht deutlich....

Ich frage dich jetzt nicht, wo du die Grenze zwischen Spielzeug und 
Messgerät siehst. Danke für deinen Kommentar.

Michael

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Alle diese drei Konzepte leiden darunter, dass eine Z-Diode als Referenz
> eingebaut ist, die leider naturgemäß ein Breitband-Rauschen mitbringt.
> Wenn man nicht aufpasst, sogar sehr sehr viel. :-(

man legt die Zenerdiode ja auch nicht direkt an die Basis des 
Transistors.
Ein Elco direkt parallel zur Zenerdiode bringt fast garnichts, weil der 
differentielle Widerstand der Zenerdiode den Elco fast kurzschließt.

Vielmehr schaltet man einen Widerstand zwischen Zenerdiode und Basis des 
Transistors und den Elco legt man direkt an die Basis des Transistors, 
der ja immerhin in Collektorschaltung betrieben wird und somit die Basis 
hochohmig ist. Der Widerstand vor der Basis bildet zusammen mit dem Elco 
dann ein Tiefpass, welches das Brummen und erst recht das Rauschen der 
Zenerdiode wirksam wegfiltert.

Michael M. schrieb:
> Eine LED als Referenz !!! Ich habe schon oft (oberflächlich) darüber
> gelesen, aber noch nie damit experimentiert.

Eine ( rote ) LED hat einen viel schärferen Knick und damit viel 
kleineren differenziellen Widerstand als eine Zenerdiode. Zudem ist die 
Spannung stabiler.

Ich war der Annahme das du diesen Umstand schon wustest.

Ersetze die Zenerdiode entweder durch ein paar in Reihe geschaltete LEDs 
und stelle den Strom so ein das der Kennlinienknick am schärfsten ist
( man sollte die Kennlinie bei verschiedene Vorwiderstände aufnehmen ).

Aber auch hier gilt, das es eine schlechte Idee ist den Kondensator 
direkt parallel zur LED zu schalten. Dann ist der Kondensator praktisch 
weitgehend wirkungslos.


Ralf S. schrieb:
> Die Spannung muss sauber, aber braucht nicht stabil zu sein. Die Loop
> regelst das eh weg mit der Zeit.

Du vergist aber das die Stabilität der Spannung  von 10exp-9 über eine 
längere Zeit gegeben sein muss, als die Zeit der PLL-Regelschleife ist. 
Diese kann durchaus Stunden betragen. Da muss man übrigens auch 
aufpassen, das eventuelle Operationsverstärker innerhalb der 
Regelschleife einen die Stabilität nicht durch Rauschen Drift etc 
versauen.


Ralf S. schrieb:
> Du kannst 2 Gänge zurückschalten. Ein normaler 78-Regler reicht völlig.
> Ein 723 ist völlig überdimensioniert. Du baust kein Messgerät, sondern
> einen DCF-Empfänger. Ob die Spannung ein wenig rauscht oder um ein paar
> mV wegläuft, wenn es warm wird, hat keinerlei Einfluss auf die
> Genauigkeit. Du baust kein Voltmeter mit 1uV Auflösung.

Doch baut er im Grundegenommen. hängt aber auch von der Regelsteilheit 
des VCOs ab. Wenn er 1 V für 1Hz zu verstimmen benötigt, dann reicht 
eine Spannung von 10nV aus um den Oszillator um exakt 10exp-9 zu 
verstimmen.

Das sollte man sich erst mal auf der Zunge zergehen lassen.

Ralph Berres

[eric1 (Gast)]

Michael M. schrieb:
> Ich frage dich jetzt nicht, wo du die Grenze zwischen Spielzeug und
> Messgerät siehst.

Vielleicht ist ein Beispiel aus der Praxis hier hilfreich.
Es gibt inzwischen bezahlbare 100MHz Oszillatoren mit sehr guten 
Phasenrauschwerten, der ABLNO ist so einer.

Ich wollte checken ob die Datenblattwerte wirklich nicht "geschönt" 
sind?
Ohne groß nachzudenken habe ich den ABLNO mit einem 1117 3.3V Regler 
versorgt.
Die Messung machte mich stutzig und ich habe einen 220Hz TP 
nachgeschaltet.
Das war immer noch nichts. Dann habe ich unere bewährte LM723 Schaltung 
auf 3.3V umgestrickt und siehe da---> geht doch! :-)
Außerdem sind Datenblattwerte im Bild zu sehen und mein bestger 
Referenzoszillator in grün.

Hier könnt ihr also sehr schön sehen wie sich eine nicht "saubere" 
Reglerversorgung auf das Phasenraushen eines guten Oszillators auswirkt.
Es ist also sehr wohl zu prüfen , welchen Regler man bei 
Messgerätequalitäten einsetzt.
eric1
PS "sauber" würde in diesem Fall durch Rauschdichte  vom 723er definiert 
hier in der Größenordnung 0.8uV/sqrt(Hz)

[Michael M. (michaelm)]

Guten Morgen Ralph,

danke für deine Anmerkungen. Ich hatte nicht erwähnt (leider vergessen), 
dass die gezeigten Schaltbilder nur als prinzipiell zu betrachten sind 
und keine unbedingte Bauanleitung darstellen.

Ralph B. schrieb:
> ..man legt die Zenerdiode ja auch nicht direkt an die Basis des
> Transistors....
Natürlich, ohne Zweifel.

> Eine ( rote ) LED hat einen viel schärferen Knick und damit viel
> kleineren differenziellen Widerstand als eine Zenerdiode. Zudem ist die
> Spannung stabiler.
> Ich war der Annahme das du diesen Umstand schon wustest.
Mangels Notwendigkeit in meiner damaligen Basteltätigkeit (und fast 20 
Jahren Stillstand/Pause vom Lötkolben) hatte ich noch nicht damit 
befasst. ;-)

> ...und stelle den Strom so ein das der Kennlinienknick am schärfsten ist...
Nun, das hatte ich ja bereits getan. Die Steilheit der Kennlinie ist bei 
höherem Strom logischerweise am größten. Damit einhergehend sinkt der 
diff. Widerstand, im Vergleich zu niedrigen Strömen >= 1 mA auf ca. die 
Hälfte.
Jedoch ist irgendwo eine Kompromiss-Grenze, eben z.B. 10 mA. Darüber 
müsste ich dann wieder einen speziellen OPV nehmen, der diesen Strom 
auch treiben kann.
Grund: Ich möchte auch nicht an >jeden< Längstransistor einzeln wieder 
dasselbe ranbauen. Daher der Ansatz mit einer einzigen Referenz, die 
gleich fünf verschiedene Stabi-Schaltungen versorgt. So machen die 
Profis das ja auch (in LNG, Messgeräten vielfach gesehen).

> Wenn er 1 V für 1Hz zu verstimmen benötigt, dann reicht
> eine Spannung von 10nV aus um den Oszillator um exakt 10exp-9 zu
> verstimmen.
Zustimmung.
Die Regelsteilheit des Ofens beträgt laut Datenblatt max. 1,125 Hz/V 
also .  Tatsächlich gemessen liegt die Änderung (leider) noch ein paar 
-etwa 10- Prozentpunkte höher.

> Das sollte man sich erst mal auf der Zunge zergehen lassen.
;-)

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ralph B. schrieb:

> Doch baut er im Grundegenommen. hängt aber auch von der Regelsteilheit
> des VCOs ab. Wenn er 1 V für 1Hz zu verstimmen benötigt, dann reicht
> eine Spannung von 10nV aus um den Oszillator um exakt 10exp-9 zu
> verstimmen.
>
> Das sollte man sich erst mal auf der Zunge zergehen lassen.
>
> Ralph Berres

Du meinst wohl 10mV.

[Michael M. (michaelm)]

Moin auch Eric und danke für das schöne Beispiel.
Ich hatte hier und da ja die Dokumente von Bernd, Jörn und weiteren 
bereits verlinkt. Eventuell ist das schon wieder in Vergessenheit 
geraten; das wäre menschlich... :-)

Michael

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Du meinst wohl 10mV.

Tippfehler??

[Ralph B. (rberres)]

Michael M. schrieb:
> Ralf S. schrieb:
>> Du meinst wohl 10mV.
>
> Tippfehler??

doch er hat recht. Ich habe mich vertan.

Man muss die 10exp-9 auf die 10MHz beziehen.
dann sind 10exp-9 eben 0,01 Hz.

wenn 1 V für 1 Hz zu verstimmen benötigt wird, dann sind es bei 0,01Hz 
tatsächlich 10mV, welches mindestens an Stabilität und Rauscharmut 
benötigt wird. Man sollte aber um mindestens Faktor 10 besser sein.

Das macht die Sache sicherlich einfacher.

Ralph Berres

[Ralf S. (ralf_s572)]

Und selbst die 1mV zu halten, sollte für einen 0815 78xx kein Problem 
sein. Wer allerdings Angst hat, kann den 723 nehmen. Den empfiehlt sogar 
HP mit ihrem 10e-12-Ofen.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Und selbst die 1mV zu halten, sollte für einen 0815 78xx kein Problem
> sein.
Ich muss dich leider enttäuschen:

             7812A           723

Line Reg.     60 mV max      12 mV max
Ripple Rej.   60 dB typ      86 dB typ

Der Vergleich ist etwas schwierig, da leicht unterschiedliche 
Randbedingungen angegeben werden. Ich habe vorsichtshalber mal den 
"A"-Regler genommen sowie den 723 ohne "C".

Die weitere verbesserte Beschaltung ist jetzt mal noch ganz außen 
vor.....

EDIT: Auf die Betrachtung des Rauschens verzichte ich mal ....

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Ich lese da "max". Was bedeutet das? Die Anwendung heisst DCF und nicht 
Industrie-Power-Supply. Dein Strom wird sich nur minimal während des 
Betriebs ändern. Die 60mV hast Du wahrscheinlich bei einer Änderung von 
1A.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Ich lese da "max". Was bedeutet das?
Das ist der vom Hersteller garantierte Wert; das sollte mMn bekannt 
sein.
Genau dieser wird beim "sauberen" Design als Maßstab genommen und 
keinesfalls ein typischer Wert, der naturgemäß von vielen Rand-Umständen 
abhängig sein kann. Nachher könnte sonst die Verwunderung groß sein...

Andere, zusätzliche Beschaltung wie nachfolgende TP-Filter verlassen 
zwar u.U. die DB-Vorgaben, jedoch >können< sie sehr zielführend sein und 
-wie andere Menschen bereits herausgefunden haben- die Eigenschaften des 
Reglers in gewünschter Weise enorm verbessern.

> Die Anwendung heisst DCF und nicht
> Industrie-Power-Supply. Dein Strom wird sich nur minimal während des
> Betriebs ändern.
Der sich kaum ändernde Strom hat mit der "Load Regulation" zu tun, im 
Unterschied zur "Line Reg". Die ist in dem Moment maßgebend, wenn sich 
z.B. die Eingangsspannung vom Gleichrichter her ändert (wg. 
Netzspannungs-Schwankungen).

Ein 723 mit externem PNP-Transistor ist in der DB-Applikation mit typ. 
0,5mV Line Reg. bei dV-in = 3V angegeben. Nur verlassen kann ich mich 
darauf nicht, sondern nur hoffen. Da fehlt dann auch die Angabe, ob es 
"nur" eine Änderung des reinen DC-Werts ist (oder ein Ripple, was ich 
aber eher ausschließe).

> Die 60mV hast Du wahrscheinlich bei einer Änderung von 1A.
An der Stelle schweigt das DB vom 7812A. Bei I-out = 500mA (ohne 
Änderung) liegt der Max-Wert übrigens doppelt so hoch.

Fazit: An einer ordentlichen Spannungsversorgung für sensible Baugruppen 
geht grundsätzlich erst mal lange nichts vorbei.
Man sieht auch, wie wenig ein 78er Regler dem 723er das Wasser reichen 
kann.

Michael

[Ralf S. (ralf_s572)]

Nimm jetzt einfach mal den 723. Einen besseren wirst Du nicht finden. 
Man kann sich auch tot entwickeln. Ich würde die Schaltung eines 
Markenherstellers verwenden. Im Netz gibt es viele idiotische 
Schaltungen mit dem 723. Aber viel wichtiger wird ein solides 
Massekonzept sein.

[Michael M. (michaelm)]

Ralf S. schrieb:
> Nimm jetzt einfach mal den 723. Einen besseren wirst Du nicht finden.
> Man kann sich auch tot entwickeln. Ich würde die Schaltung eines
> Markenherstellers verwenden. Im Netz gibt es viele idiotische
> Schaltungen mit dem 723. Aber viel wichtiger wird ein solides
> Massekonzept sein.

Ich hatte zu keinem Zeitpunkt was anderes vor als 723er zu nehmen.
Doch, es gibt noch etwas bessere, jedoch nicht in meinem Vorrat.
Ich werde genau DIE Beschaltung realisieren, die meine Anforderungen am 
besten erfüllt.
Ein solides Massekonzept ist wichtiger als was?
Du kannst sicher sein, dass ich das (auch nach 20 Jahren Lötpause) schon 
hinbekommen werde...

Michael

[Michael M. (michaelm)]

Update (Messwerte) der Ref.-Erzeugung mit OPV:

Die Ref.-Spannungserzeugung liefert bestückt mit 3 x IR-Dioden in Serie 
und V = 3,03 , -ansonsten absolut Standard-Bauteile- am Ausgang:

Ua = 10 V
Urausch am OPV-Ausgang <= 11 uV @ Mess-BB. = 100 kHz

Der Hauptanteil dieser Rauschspannung kommt offenbar (Vermutung) vom 
OPV.
Mehr kann ich mit den derzeit bescheidenen Messmitteln nicht sagen, 
wobei das Eigenrauschen des HF-VM leider nicht spezifiziert ist. Es 
zeigt im kleinsten Messbereich grundsätzlich 5 uV (eindeutig Rauschen, 
Eingang = short).

Unter diesen Umständen, d.h. für den Zweck der Vorstabilisierung, ist 
das jedoch absolut zufriedenstellend bzw. ausreichend.

Michael

[Frank (Gast)]

mal ne Frage zu den 723
bestehen große Unterschiede zwischen den diversen Versionen ?
z.b. nen alten  MAA723, ner alten Motorola Version, nen neueren von TI 
usw.
hat da schon jemand Erfahrungen mit den div. Versionen ?

[Michael M. (michaelm)]

Moin,
in den Datenblättern -egal ob alt oder neueren Datums- stehen durchweg 
die gleichen Specs, wenn die "westliche" Welt betrachtet. Natürlich sind 
die Typen ohne C und mit C im Suffix ein wenig unterschiedlich.
Bei den MAA-Typen kannst du mal hier lesen:
http://www.pegons-web.de/2power1.html
Hr. Burkhardt geht -meine ich- da auf einige Details ein. Wesentliche 
Unterschiede bestehen jedoch meiner Erinnerung nsch nicht.

Michael