Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pomiar częstotliwości TCXO

01 Maj 2008 19:22 5613 10
  • Poziom 9  
    Proszę o radę:
    Mam dostęp do bardzo dokładnego częstościomierza. Mam też do wyboru ponad tuzin generatorów kwarcowych 5MHz i 10MHz TCXO. Chcę je bardzo dokładnie zmierzyć aby wybrać sobie najlepszy do budowy własnego częstościomierz.
    Problem polega na zbyt małej rozdzielczości, bo odczytuję zaledwie 6cyfr z 9 możliwych i ciężko się zorientować który generator ma mniejszy dryft termiczny, dryft dobowy, dzienny itp.
    Nie mam możliwości ingerencji w podstawę czasu wzorcowego częstościomierz bo nie jest mój. Najwolniejsze bramkowanie to jedna sekunda i wolniej nie będzie.
    Wzorcowy częstościomierz ma wejście A do 120MHz i tam doprowadzam sygnał. Dokładność podstawy czasu to 2x10-10s.
    Czy można w takiej sytuacji zwiększyć dokładność pomiarów, przynajmniej o rząd wielkości?:cry:
    Jakiś prosty pomysł jest potrzebny!
  • Poziom 38  
    Podałeś, że częstościomierz ma 9 cyfr i fmax=120MHz co pozwala się domyślać (ale nie na pewno), że na najmniej znaczącej cyfrze jest 1Hz.
    Tak więc na wyświetlaczu powinieneś mieć wyświetlane 7 cyfr (5MHz) albo 8cyfr (10MHz) - a nie 6 cyfr.
    Popraw mnie jeśli się mylę, podaj więcej danych.
    Te generatory TCXO (piękna sprawa, aż żal ściska gdy wspomnę jak sie kiedyś męczyłem, aby uzyskać 1ppm) masz jakiej dokładności? - podejrzewam że rzędu 1-5ppm, czyli dla 5MHz to wynosi ok. 5-25Hz, dla 10MHz - ok. 10-50Hz.
    Tak więc dokładność odczytu 1Hz powinna Ci wystarczyć - jeśli nie wystarcza (masz dokładność 10Hz), to znaczy że coś pokręciłem albo podałeś za mało danych.
  • Poziom 9  
    Jak zwykle coś pokręciłam!:D
    Odczyt mam z dokładnością do 1Hz na ostatniej cyfrze. Na wyświetlaczu mam 5 000 000Hz lub 4 999 999Hz. Chcę móc odczytać częstotliwość tych generatorów z dokładnością 0,1Hz lub większą np. 0,025Hz. Tylko przy dużej rozdzielczości pomiarów można łatwo zaobserwować pływanie poszczególnych typów generatorów TCXO.
    120MHz jest wyświetlane jako 120 000 000.
    Może należy zbudować inny częstościomierz i skorzystać tylko z dostępnego sygnału generatora odniesienia w tym dokładnym częstościomierzu o wartości 10MHz?
    Najlepszy pomysł to wstawienie dzielnika przez 10 do tego fabrycznego częstościomierza, tuż za generatorem OCXO. Niestety, ma plomby, jest regularnie kalibrowany i nie wchodzi ten pomysł w rachubę.
    Liczę na jakąś inną podpowiedź!
  • Poziom 36  
    Witam.
    Cos zamotalas, bo przy czasie bramki 1s zliczysz 7 lub 8 cyfr. W ten sposob nie osiagniesz precyzji lepszej niz ±1x10exp(-7). A wymagana bylaby co najmniej dwa rzedy wyzsza.
    Najprosciej wypozyczyc sobie zegar atomowy ...
    Dostepniejsze sa sygnaly radiowe, sterowane takim wzorcem, np. DCF77. Odbiorniki DCF77 mozna kupic tanio (zegarki radiowe maja takowe w srodku).
    Wiec dzielisz sobie w dol, do 1 Hz te swoje TCXO, po czym - w podwojnym liczniku, np. do tysiaca (plus rezerwa na odchylki), zliczasz synchronicznie tikanie sekundowe DCF77 i swojego TCXO. Po tych 1000 sekundach jest STOP. Roznica (zliczone tikniecia TCXO minus 1000) podzielona przez 10exp(10) dla XO 10MHz, wzglednie 5x10exp(9) dla 5MHz da Ci blad wzgledny TCXO, z precyzja 1x10exp(-10) wzglednie 2x10exp(-9), wzglednie wzorca (cokolwiek jest wieksze).
    Jesli wierzysz w te rzekoma precyzje tego czestosciomierza, to podziel jego 10MHz w dol i uzyj zamiast DCF77, j.w.
    Pozdrawiam
  • Poziom 9  
    Czy to oznacza, że w czasie bramkowania 1s nie ma możliwości zwiększenia dokładności odczytu częstotliwości wejściowej?
    A może jest możliwość zwiększyć tą częstotliwość mierzoną w miarę prosty sposób? Może na zasadzie pracy odbiorników radiowych z heterodyną i przemianą częstotliwości?
    Gdyby się to udało, to problem rozwiązany i zabieram sie do pracy!
  • Poziom 36  
    Mariola Perepeczko napisał:
    Czy to oznacza, że w czasie bramkowania 1s nie ma możliwości zwiększenia dokładności odczytu częstotliwości wejściowej?
    No, ... pomysl chwilke.
    Mariola Perepeczko napisał:
    A może jest możliwość zwiększyć tą częstotliwość mierzoną w miarę prosty sposób? Może na zasadzie pracy odbiorników radiowych z heterodyną i przemianą częstotliwości?
    W mare prostym sposobem byloby powielenie tych 10MHz na np. 1GHz lub 10GHz w syntesizerze PLL. Ale do pomiaru trzeba by z kolei miec (super-heterodynowy) miernik czestotliwosci na ten zakres. No i znowu pod gorke ...
    Tak to jest, jak ktos nie ma 1000 sekund czasu, potrzebuje trzydziesci pare tysiecy baksow. :wink:
    Cos do puduszki? Prosz
    http://www.google.pl/search?hl=pl&q=NIST+time+frequency+standard+measurement+pdf&lr=
  • Poziom 38  
    Na wstępie wybacz, że pisałem do Ciebie "podałeś" zamiast "podałaś" - to ten męski szowinizm...
    Dzielnik przez 10, o którym piszesz niewiele Ci chyba da, gdyż wydłuży to tylko czas bramkowania do 10s, odczyt będziesz mieć z dokł. 0,1Hz - ale co 10sek - więc co to za "pływanie"? - musiałabyś siedzieć i czekać, odczytywać pomiary różniące się o 0,1 czy o 0,2Hz?
    A przy okazji - próbowałaś mierzyć te generatory? - i jakie maja odchyłki? - bo jeśli gen. 10MHz ma odchyłki niemierzalne (1Hz - czyli rozdzielczość częstościomierza) - to oznacza, że ma dokładność rzędu 0,1ppm - rewelacja - szukasz lepszego?
    A jeśli ma odchyłki rzędu 10Hz - to widzisz pływanie.
    Możesz odwrócić problem - zamiast szukać większej rozdzielczości, zwiększ pływanie generatora przy pomocy zmian temperatury, napięcia.
  • Poziom 9  
    Przykładowo produkcji polskiej generator TCXO-3 firmy OMIG o częstotliwości pracy 5MHz ma na częstościomierzu wskazanie 4 999 999 lub 5 000 000. Łatwo naruszyć tą stabilną pracę zmieniając napięcie zasilające z znamionowych 12V do przedziału od 10 do 15V lub podgrzewając w termostacie.
    I o to chodzi, że działając odwrotnie należy podać takie napięcie stabilizowane, przy którym błąd będzie najmniejszy. łatwo powiedzieć ale brak dokładnego odczytu stoi na przeszkodzie. Sprawdziłam też stabilność obserwując pracę wybranego generatora w okresie doby. Odczyty wachały się od 4 999 999 do 5 000 003. To nie najgorszy wynik.
    Pomysł z pętlą PLL jest znakomity bo nie wnosi własnego błędu tylko powiela błąd badanego generatora.
    Na częstotliwości powyżej 120MHz można mierzyć do 3,5GHz ale niestety tylko na ośmiu cyfrach. Chyba należy skupić się na niższych częstotliwościach do maksymalnie 120MHz. Powielenie 10x jest świetnym pomysłem, 20x jeszcze lepszym. Jak to więc zrealizować aby się nie napracować?

    Czy zna ktoś sposób realizacji pętli PLL powielającej częstotliwość 10x o jak najprostszej budowie?
    ===============================================

    Czy ktoś ma doświadczenia z dokładnymi wzorcami częstotliwości? Mam do dyspozycji generatory TCXO i chcę poprawić w jednym wybranym egzemplarzu jego stabilność pracy poprzez umieszczenie jego w termostacie, lub prościej poprzez podgrzanie obudowy generatora TCXO za pomocą tranzystorów do określonej temperatury. Jaka w takim przypadku jest optymalna temperatura pracy generatora TCXO. Czy to ma sens? Czy komuś to się udało? Jakie uzyskał parametry?:?:

    [Dwa tematy scaliłem. Mariusz Ch.]
  • Poziom 13  
    Witam
    Proponuję zamiast pomiaru cyfrowego skorzystanie ze starej metody porównywania częstotliwości dwóch generatorów kwarcowych na oscyloskopie , który pełni rolę specyficznego wskaźnika .
    Różnica częstotliwości generatorów nie może przekraczać powiedzmy 4 Hz. Przebieg sinusoidalny z generatora (nazwijmy go wzorcowym) podajemy bezpośrednio na wejście Y oscyloskopu natomiast na wejście X ten sam przebieg ale nieco przesunięty w fazie za pomocą prostego układu całkującego RC . Oscyloskop włączamy w trybie X-Y a wtedy na ekranie powinniśmy otrzymać koło lub elipsę . Z kolei na wejście Z tegoż oscyloskopu podajemy sygnał z generatora badanego ale przepuszczony przez jakiś układ formujący (bramka, wzm.obcinający). W efekcie na ekranie oscyloskopu otrzymamy rozjaśnienie części elipsy i zaciemnienie , które będzie wolno obracało się w lewo bądź w prawo zależnie od znaku różnicy częstotliwości obu generatorów.
    Metodyka pomiaru polega na liczeniu pełnych obrotów rozjaśnień i mierzeniu czasu stoperem:D. Jeżeli np zliczymy 3 obroty w ciągu 15 sekund to różnica częstotliwości generatorów wynosi 0,2 Hz .
    Oscyloskop stosujemy klasyczny analogowy a jako żródło częstotliwości wzorcowej może służyć częstościomierz cyfrowy - powinien mieć wyjście wewnętrznego wzorca (gorzej jak nie ma:cry:)
    Pomiary wykonywane tą metodą widziałem na praktyce studenckiej w poważnej instytucji państwowej wiele lat temu ale myslę ,że moze być pomocna i dzisiaj:D
  • Poziom 9  
    Rozwiązanie było w zasięgu ręki! Pracując nad innym problemem, mnożnikiem x(2/3) który miał pomóc zamienić 15MHz z generatora DOCXO na częstotliwość 10MHz wykorzystywaną przez mój częstościomierz jako częstotliwość wzorcową potrzebowałam mnożnik x2 (po tym jak udało mi się podzielić sygnał wejściowy przez 3). W tym celu wykorzystałam pętle scaloną PLL typu ICS501. Oprócz możliwości zwiększenia częstotliwości x2 pętla ta oferuje jeszcze możliwość pomnożenia sygnału wejściowego przez 5.
    Zrobiłam tak: użyłam dwóch układów scalonych ICS501, pierwszy mnoży x5, drugi x2. Układy połączyłam między sobą bezpośrednio, wyjście pierwszego do wejścia drugiego układu scalonego.
    W efekcie mam mnożnik PLL x10 o częstotliwości wejściowej od 100kHz do ponad 20MHz (sprawdziłam!) i częstotliwości wyjściowej od 1MHz do 200MHz, współczynnik wypełnienia jest w przedziale od 40 do 60%. Łącznie zużyłam 5 elementów: dwa scalaki, kondensator blokujący zasilanie, stabilizator 7805 plus kondensatorem blokującym jego wejście. Można dołożyć dla "pucu" dwa kondensatory - wejściowy i wyjściowy sygnału powielanego.
    Efekt pomiarowy jest olśniewający: w tym samym czasie bramkowania 1s mam o rząd dokładniejsze odczyty, zamiast marnych 5 000 000 mam 50 000 000. Dla mnie to super sprawa! Maksymalny efekt minimalnym wysiłkiem!:D:D:D Nic nie stoi na przeszkodzie aby dwa takie mnożniki x10 połączyć ze sobą w szereg i zwiększyć szybkość bramkowania nie tracąc precyzji pomiarów! Co o tej możliwości koledzy sądzicie?
    Jeśli są jeszcze zainteresowani tym problemem to mogę narysować schemat ideowy.:D:D:D
    PDF użytego układu scalonego jest linku:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=5117080#5117080
  • Poziom 10  
    Witam serdecznie!!

    Nie wiem czy temat jeszcze aktualny, ale wydaje mi się że aby poprawić dokładność pomiaru czasu czy też częstotliwości w takim zakresie (1*10exp-9)i aby było to miejsce pewne to musimy w pierwszym rzędzie mieć mierniki o odpowiednich błędach. Moim zdaniem to co obserwujesz (jesli dobrze wywnioskowałem z dyskusji obserwacja ostatniego miejsca na wyświetlaczu) błąd swojego przyrządu wzorcowego. Ja uważam że są dwie metody aby pomiar ten był stabilny w danym miejscu. Obie niestety wymagają bardzo dokładnej podstawy czasu, ale jest ona dostępna choć za niezbyt małe pieniądze. Tą podstawę daje nam GPS. Są generatory podstawy czasu, które są wzorcowane za pomocą sygnału GPS z satelity. Dają one (przynajmniej z takim miałem do czynienia) sygnał sinusoidalny o częstotliwości 10MHz z dokładnością 1x10-12 [s]. A wiadomo, w satelicie mamy zegar cezowy (albo inne tego typu cudo) itd (jeśli chodzi o dokładności zegarów w systemie GPS odsyłam do internetu - ciekawa dosyć lektura). I teraz albo mamy miernik częstotliwości który potrafi wykorzystać taką podstawę czasu jako swoją albo korzystamy z oscyloskopu i dzielników częstotliwości. Sprowadzamy obie częstotliwości (badaną i wzorcową ) na ten sam poziom możliwie najbliższy częstotliwości mniejszej i badamy przesunięcie fazowe pomiędzy sygnałami. Czym dłuższe bramkowanie (czyli w tym wypadku otwarcie bramki i obserwacja obu częstotliwości tym większe jest "rozjechanie sygnałów".
    W ten sposób mamy bardzo dokładne pomiary częstotliwości. Jednak jeśli chcemy je już oszacować to częstotliwość badana będzie miała dokładność przynajmniej 1 rząd mniejszą od wzorcowej (no coś musi być dokładniejsze).
    a jeśli idzie podgrzewanie i testowanie kwarców w istniejących miernikach częstotliowości to jestem zdania, że jeśli kogoś stać później na kilka stówek za wzorcowanie urządzenia to czemu nie.

    pozdrawiam serdecznie i mam nadzieję, że nie zamieszałem zbytnio