Hallo beisammen, zur Zeit beschäftige ich mich mit DCF-77 Empfang zur Normalfrequenzgewinnung. Ziel ist es mit einem Geradeausempfänger nach bekannter Manier die 77.5 kHz einzufangen und entsprechend mit einer Counter-Loop aufzubereiten. Mein eigentliches Problem ist dabei folgendes: Um Störungen so gut wie möglich zu filtern (Laborumgebung) ist von Vorteil ein möglichst enges Bandpassfilter zu benutzen. Dabei sind mir die Schaltungen mehrpoliger Quarzfilter aufgefallen (Cohn Filter, Ladder Filter, etc...). Beim googeln ist mir dabei ein Vorschlag im Qaurzkochbuch (http://www.axtal.com/data/buch/Kap9.pdf) aufgefallen, Bild 9.8 auf Seite 8. Sie schlagen darin zwei Schaltungen für ein aktives Bandpassfilter hoher Güte und niedriger Dämpfung vor - siehe angehängte Datei. Das interessiert mich sehr! Leider finde ich keinerlei weitere Literatur dazu! Hat jemand damit Erfahrung? Beispiele? Danke für die Hilfe - Franz
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aktiverQaurzbandpass.jpg
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Aktive Quarzfilter ? Vergiss die. Die sind unwahrscheinlich schmalbandig. Ein Quarz hat eine Guete von 10^6 oder so. Um da auf eine vernuenftige Bandbreite zu kommen, muss man die Quarze koppeln. Dabei wuerde man verschieden frequente Quarze brauchen, die man eh nicht bekommt. Etwas anderes als Standardwerte bekommt man eh nicht, und wenn man keine Stueckzahlen will kriegt man sowieso nichts. Quarzfilter sind vielleicht etwas fuer NASA, ESA & CERN.
>Ein Quarz hat eine Guete von 10^6 oder so.
Könnte man die Güte des Quarzes nicht verringern, indem man ihn
beidseitig ungünstig terminiert?
Grüß Gott, Herr Wudy, in meinen Unterlagen habe ich eine vergilbte Kopie einer schreibmaschinengeschriebenen Arbeit von Bernd Neubig im Papierformat DIN A5. Er beschreibt da eine Differentialbrückenschaltung mit einem DCF77-Quarz, Gabelschwinger, und einer Durchlaßbandbreite von 20 Hz. Größen seiner Schaltung: 1. Schwingkreis aus 164mH und 25pF, Mittenanzapfung geerdet, 2. ein Zweig der Differenzbrücke mit Stimmgabelquarz plus Czusatz zum Abgleich, 3. zweiter Zweig ein Kondensator mit 2,62 pF, realisiert durch zwei Drähte, auf Abstand gehalten 4. Ausgangskreis aus 41 mH und 103 pF. Stichworte zur Suche: "Moderne Quarzfilter" die jüngste Literaturquelle ist von 1986, DCF77, Quarz-Stimmgabelresonator, Differentialbrückenschaltung" Google ohne Ergebnis. ciao Wolfgang Horn
Habe vor vielen Jahren (ca 1980) mal einen solchen Geradeausempfänger für DCF-Empfang gebaut. Als Filter verwendete ich einen 77,5MHz Quarz, extra geschliffen für diesen Zweck (es gab damals eine Firma namens Wuttke). Der Quarz ist zwar 5cm lang, aber die Filtereigenschaften waren hervorragend. Bei der Schaltung kann man mit dem Pot die BB der Schaltung recht einfach von einigen Hertz bis einigen -zig Herz einstellen. Der Abgleich-C kompensiert die Streukapazitäten des Quarzes. Dieser Geradeausempfänger lief auch, wenn die Antenne nur einen Meter Abstand vom Fernsehgerät hatte - das war immer das Hauptproblem mit der 5. Oberwelle bei 78,125 kHz. Dort hatte das Filter schon ca. 60dB Dämpfung. Meine Gesamtschaltung hat auch eine Normalfrequenzausgang ...
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Hallo! Danke für die vielen hilfreichen Antworten. Ein aktives Quarzfilter habe ich jetzt doch einfach mal aufgebaut, mich hat's interessiert. Verwendet wurde dazu die Schaltung von ganz oben rechts, als Quarze Uhrenquarze mit 32.768 kHz. Die Quarze wurden auf Seite des zweiten OpAmps mit je 10kR gegen Masse "belastet" und über invertierenden und nichtinv. Eingang ein 100pF Kondensator zur "Beruhigung" geklemmt. Verwendung fand der Opa227 auf einem Steckbrett. Ich habe den Frequenz- und Phasengang per Network-Analyzer untersucht, das Ergebnis ist angehängt. Leider ist mir der Filter zu schmal, auch die Phasendrehung macht mir bei einer Normalfrequenzquelle per DCF77 Sorgen. Aber ausprobiert hab ichs jetzt mal, ist ja auch was wert. Vielleicht interessiert es ja jemanden?! Sehr interessant übrigens: Der "Peak" bei 32,768 kHz. @ HildeK: Danke für den Schaltungsvoschlag. Eine Frage: Mit dem Poti wird der Quarz gezogen, nicht wahr, also seine Center-Frequenz eingestellt aber doch nicht die Bandbreite des Filters, oder irre ich mich da so gewaltig. Ich lasse mich gerne belehren, bin nicht allzu firm in diesen Dingen, ich gebe es gerne zu. Die Schaltung (dcffilterag0.gif) ist ja nur der Filter, angekoppelt an die aktive Antenne, oder? Welchen Typ als Fet kann man empfehlen? Bipolartransistor: Da reicht doch ein Standardtyp? 77.5kHz Quarze bekommt man ja bei Conrad recht günstig. Trimmkondensator wird wahrscheinlich ein einfacher Quetscher reichen, oder? Schönen Abend noch, Franz
Hallo Franz,
> Mit dem Poti wird der Quarz gezogen, nicht wahr
Mit einem ohmschen Widerstand verringerst Du die Kreisgüte und
vergrößerst damit die Bandbreite des Quarzes. Richtig ist, dass dabei
(wie bei jedem Schwingreis) die Frequenz des Quarzes geringfügig sinkt.
Kondensatoren bewirken Frequenzverschiebungen bei einen Quarz: Der
'Ziehbereich' ist dabei deutlich unter 1 Promille (das macht in der
Schaltung nach HildeK der Trimmkondensator ).
Mit Induktivitäten lassen sich ebenfalls Frequenzverschiebungen erzielen
- die können dann auch ziemlich groß sein.
Übrigens:
Bis auf den Einbruch bei 32767 Hz sieht Deine Messkurve so aus, wie man
es erwarten soltte, einchließlich des Phasensprungs bei Resonanz.
Gruß
Nils
Mit dem Poti kann man die Bandbreite des Filters einstellen. Eine Veränderung der Filterfrequenz habe ich damals nicht untersucht - konnte auch keine feststellen. Was ich feststellen konnte war, dass die BB so weit heruntergestellt werden konnte, dass die 100 ms langen Pulse des DCF schon zuz langsame Flanken bekamen, dann war die Selektivität bzw. die Stöunterdrückung am besten. Also unter 10 Hz. Andereseits wollte ich ein sauberers DCF-Signal, dazu sollte man schon 20-50 Hz. BB haben. Franz Wudy will ja nur die Frequenz als Normal haben und nicht die Zeitinformation, kann also mit kleiner BB arbeiten. Meine Messung zeigten also, dass nicht die Mittenfrequenz, sondern die Bandbreite sich veränderte. Leider waren die Messmittel etwas eingschränkt (nur Scope). Über die anderen Bauteile sage ich mal: Feld - Wald - Wiesen! Mein FET war ein 2N4861 - irgend ein Standartyp muss da auch gehen. Auch ein bipolarer Transistor, nur dann hätte ich weniger Freiheit bei der Optimierung der Bandbreite mit P1 gehabt. Wir sprechen ja nur von 77 kHz, da hat jeder Transistor genügend Performance. Der vordere Transistor war in dem Fall ein BCY59, weil gerade zur Hand - sonst wäre es ein BC107 oder ein BC547 gewesen. Übrigens davor war nochmals ein bipolarer Transistor und direkt an der (abgesetzten) Antenne (mit Trimm-C abgestimmt auf 77.5kHz) nochmals ein FET. Soweit ich mich erinnere, habe ich mit dem normalen C-Trimmer C2 (aus der Bastelkiste, den Ausdruck 'Quetscher' kenn ich nicht) nur die parasitären Kapazitäten des Quarzes kompensiert. Der ist ja am Collektor des vorderen NPN angeschlossen, also gegenphasig, und soll das kompensieren, was über dessen Anschlusskapazität überspricht. Die parasitären Kapazitäten des Quarzes haben bereits merklich die Sperrdämpfung ausserhalb der Nominalfrequenz verringert. So konnte man die Störungen durch die 5. Oberwelle der Fernseh-Zeilenfrequenz oder durch Dimmer minimieren. Das war damals mein Hauptproblem. Andere Lösungen mit Mischer runter auf einige Kilohertz und aktivem OP-Filter hatten es da einfacher, waren aber auch deutlich aufwendiger. Leider ist das alles schon sehr lange her, so dass alle Erinnerungen nicht mehr ganz frisch sind - ich hoffe, ich habe mich an die wesentlichen Dinge doch richtig erinnert. Aber als DCF-Empfänger hat das ganze prima funktioniert - ich hatte immerhin jedes Telegramm direkt jede Minute in ein Display geschrieben, also nicht nur einmal am Tag synchonisiert und den Rest mit normaler Quarzuhr laufen lassen, wie man das inzwischen macht. Wenn aber Braunschweig einen Defekt im Sender hatten, hatte ich keine Uhrzeit ... Wenn der gesamte Schaltplan des Empfängers von Interesse ist, könnte ich ja mal scannen - aber heute nicht mehr. Viel Erfolg HildeK
Hallo HildeK, ich glaub ich weiß jetzt soweit bescheid. Die Bemühungen die Schaltung zu simulieren (TINA), habe ich aufgegeben, das klappt leider so nicht. Da werde ich dann direkt basteln müßen. Das Angebot die kompletten Schaltpläne zu bekommen, würde ich sehr gerne annehmen. Eilt nicht wirklich, wär aber bestimmt sehr nützlich. Danke - Franz
@ Franz Wudy (wizzy450), >Aber ausprobiert hab ichs jetzt mal, ist ja auch was wert. Vielleicht >interessiert es ja jemanden?! Sehr interessant übrigens: Der "Peak" bei >32,768 kHz. Wie moeglicherweise nicht zu erwarten war, ist der Einbruch bei 32768 = 2^15, die mechanische Resonanz des Quarzes.
Ich habe auch keine rechte Erklärung dafür finden können, eventuell sieht man etwas mechanisches dort bei 32768 Hz. Vielleicht ist es auch eine Nicht-Idealität der Quarze zueinander oder auch der Operationsverstärkers.
Kannst ja auch mal hier rein sehen (hast Du bestimmt schon, oder?) Beitrag "DCF77 Demodulator selbst bauen" Daraus: http://www.mikrocontroller.net/attachment/7385/dcf77a.gif und folgende Die Ergebnisse hieraus sind durchaus beeindruckend, wenn auch letztendlich von hohem Aufwand (Mischen, aktive Filter usw.) GRuß AxelR.
Wie versprochen, das Schaltbild des Analogteils: http://img168.imageshack.us/img168/8527/dcfrecro9.gif Bitte die BE-Werte nicht so tierisch ernst nehmen, z.B. 5k bzw. 4k7. Für die Antenne habe ich keine Windungszahlen, aber sie sollte halt möglichst gut auf die 77.5kHz abgestimmt sein. Übrigens, der Teil zwischen T5 und T6 ist ein genialer Spitzenwertgleichrichter, der rund 10dB Signalpegelschwankungen erlaubt und trotzdem sauber die Zeitinformation in einen Puls umwandelt. Während der Träger da ist, lädt sich der dicke Elko auf, so dass T6 leitend bleibt. Bei den 100 bzw. 200ms langen Einbrüchen jedoch sperrt T6: Signal demoduliert! Ich vermute mal, dass man natürlich für die Anpassung an eine andere Antenne bzw. einen anderen Quartz sicher einiges anpassen muss. Ich hoffe, es bringt Dich weiter ... Grüße HildeK
Gebe euch noch die Technischen hintergrundinfo für die, die damit nicht
so bewant sind:
Erstmal ein ersatzschaltbild :
C L R
------{}---[XX]---[==]------
Parallel zum ganzen = ein Kondensator Co
(Kondensator aus den Zuleitungen und die Elektroden)
z.B typische werte für 4MHz Quarz:
L = 100mH
C = 0,015pf
R = 100ohm
Co= 5pF
Q = 1/R * wurzel2(L/C) = 26000
Ein Quarz hat daher 2 Resonanzfrequenzen, Parallel und Seriel
Seriell :
--------
fs = 1 / (2 pi wurzel(L*C))
Paralell :
----------
fp = 1 / (2 pi wurzel(L*C)) * wurzel(1+(C/Co))
Die erreichbare Frequenzstabilität liegt bei
deltaf/f = 10´-6 .... 10´-10
grexx fri88
An alle, die den Beitrag noch lesen!!! Ich möchte das Quarzfilter mit 77.5kHz-Quarze aufbauen. Kann mir jemand die beschriebene Schaltung (Franz Wudy) detailliert mit den dafür notwendigen Widerständen + Kondensatoren posten. Wäre sehr dankbar dafür Grüße
Hier mal ein Link , wie ich es gelöst habe. http://www0.fh-trier.de/~berres/Bauanleitungen%20Messtechnik/DCF-Frequenznormal/ Ralph Berres
GPS schrieb: > Etwas anderes als Standardwerte bekommt man eh nicht, und wenn > man keine Stueckzahlen will kriegt man sowieso nichts. Stimmt nicht ganz,weil Andy in Bremerhafen ?? fertigt Quarze nach wunsch an. Man sollte allerdings schon wissen was man genau braucht und so teuer ist das dann auch nicht....im Vergleich zum "nichtbekommen".
Herbert schrieb: >> Etwas anderes als Standardwerte bekommt man eh nicht, und wenn > >> man keine Stueckzahlen will kriegt man sowieso nichts. Fa Quarztechnik in Daun stellt dir jeden gewünschten Quarz her. Allerdings sind qualitativ hochwertige 77,5KHz Quarze von den Abmessungen sehr groß und nicht gerade billig. Sie sind aber nicht mit den Miniatur-Uhrenquarze und Stimmgabelfilter zu vergleichen, die meiner Meinung als Filterquarze nur sehr bedingt geeignet sind. Aber das habe ich in dem zuvor eingestellten Link in der Bauanleitung schon erlaeutert. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: >>> Etwas anderes als Standardwerte bekommt man eh nicht, und wenn >> >>> man keine Stueckzahlen will kriegt man sowieso nichts. Hallo Ralph ! Meine Worte sind das nicht ...ich habe nur auf einen der Quartzschleifer hingewiesen welche es Gottseidank noch gibt.Es war mir gar nicht so bewusst ,dass die Preise umgekehrt proportional zu Frequenz sind.
Herbert Ich habe damals in meinem DCF77 Empfänger 4 Quarze schleifen lassen. Du weist schon , diese Trümmer fast 6cm lang´. Damals habe ich fast 300DM dafür bezahlt. Die Güte war unglaublich hoch. Ich meine irgendwas um 140000 Ich musste die Quarze übrigens in meiner Schaltung 6Hz tiefer schleifen lassen als 77,5KHz,damit die Mittenfrequenz des Filters bei 77,5KHz lag. Bandbreite war übrigens 10Hz. Weitabselektion 80db nämlich 20db pro Quarz. Ralph Berres
Hallo Ralph, hast du von deinem DCF77 Empfänger noch ein Photo und ein technisch Zeichnung gemacht oder könntest du noch ein Photo und eine Zeichnung machen und hier Posten.
Funkamateur schrieb: > Hallo Ralph, > > hast du von deinem DCF77 Empfänger noch ein Photo und ein technisch > > Zeichnung gemacht oder könntest du noch ein Photo und eine Zeichnung > > machen und hier Posten. Schaue mal unter http://www0.fh-trier.de/~berres/Bauanleitungen%20M... Da findest du eine komplette Bauanleitung inclusive Schaltbilder Platinenlayouts gemesene Durchlasskurve des Quarzfilters ; Ersatzdaten des Quarzes. Fotos habe ich allerdings keine reingestellt, weil ich keine gemacht habe. Schaltbilder enden mit .sch Bestückungspläne mit BS layouts mit L1 bzw L2 usw. Dieses DCF77 Normal wurde übrigens vor vielen Jahren mal in der Zeistchrift Funkamateur veröffentlicht. Ralph Berres
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