Re: Kmitočtový normál - Was:Re: Takový hloupý problém - Eagle
Jan Kuba
honza.kuba na gmail.com
Sobota Březen 2 17:29:50 CET 2024
https://tomverbeure.github.io/2023/07/09/TM4313-GPSDO-Teardown.html
Tady je o tom TM4313 poměrně obsáhlé povídání.
Jak už tu zaznělo, kvalita těch normálů zavěšených na GPS je daná především
tím OCXO, které je použité v konstrukci.
Může být sebelépe udělaná smyčka řízení, ale pokud to OCXO budě špatné,
bude se z velké většiny podílet na (ne)kvalitě toho normálu.
Já vidím problém především v teplotních změnách okolí toho OCXO. Většina
těch "hraček" typu TM4313 , BG7TBL, je zabitá právě špatným OCXO.
Při každé změně teploty se to pak na chvíli "rozcourá". Alespoň se tak
chová GPSDO V2, co jsem doma měl asi 2 měsíce a testoval.
Stačilo, aby se na chvíli otevřelo okno a už se to rozjelo, chvíli trvá,
než to zase sedne...
Ty kvalitnější normály používají "doubleoven" OCXO .
Ano, záleží, k čemu to člověk potřebuje, ale dnes už jde koupit i hodně
profesionálních modulů, kdy za podobné peníze jako stojí např zmíněný
TM4313
je o řád lepší OCXO. Tůzné Trimble GPSTM, před časem jsem tu nabízel
synchronizační jednotku z CDMA BTS (
https://mail.google.com/mail/u/0/#search/GPS+pendlovky/GTvVlcRzCMldxdCJDFbcvfsjXqJPLrsBWFjRKLMXTQDxSGnddqRxGwzhTMlWbbtJQwZnpsRJFMMhS
)
Tyto moduly , i hodně podobných se dají občas za rozumný peníz
srovnatelný např. s tím s TM4313 , GPSDO pořídit na e-bay. Za mě je to
určitě rozumnější koupě.
<https://www.avast.com/sig-email?utm_medium=email&utm_source=link&utm_campaign=sig-email&utm_content=webmail>
Neobsahuje
žádné viry.www.avast.com
<https://www.avast.com/sig-email?utm_medium=email&utm_source=link&utm_campaign=sig-email&utm_content=webmail>
<#DAB4FAD8-2DD7-40BB-A1B8-4E2AA1F9FDF2>
so 2. 3. 2024 v 15:39 odesílatel Zuffa Jan <ZuffaJ na cgc.sk> napsal:
> Lacne OCXO mam na mysli desiatky eur s 20 ppb a kratkodobu stabilitou
> 7*10^-11 @100s
> Cinan pise 2x10^-12 som si to teda spocital a mne vyslo pri tejto
> konstrukcii
> 10^-10 ak zoberiem do uvahy ze doba merania periody pre presnost 1ns bude
> 100 period
> + dlhodobre priemerovanie nameranych hodnot. Ci sa da dlhodobym
> priemerovanim pridat 2 dalsie rady neviem mozno ma cinan na to nejaky magic
> Vystup 1PPS ma sice znacny jitter bezne 10-50ns ten sa ale za 100 period
> nenaakumuluje.
> Ja to stavat nechcem su to len teoreticke uvahy a ako pises nemam to ani
> ako zmerat takze to TM4313 asi kupim a uspokojim sa
> s tym, ze to je tak ako pises. A okrem spominaneho su tu aj dalsie
> parametrre oscilatora ako fazovy sum resp jitter
> ale tie sa ak tomu dobre rozumiem pri pouziti pre frekvencny citac
> spriemeruju a vyrazny vplyv na meranie mat nebudu.
>
> J.
>
>
>
>
>
>
>
> ________________________________
> From: Hw-list [hw-list-bounces na list.hw.cz] on behalf of Daniel Valuch [
> balu na k-net.fr]
> Sent: Saturday, March 02, 2024 12:13 PM
> To: hw-list na list.hw.cz
> Subject: Re: Kmitočtový normál - Was:Re: Takový hloupý problém - Eagle
>
>
> nie som si uplne isty ako sa da vyuzit spomenute priemerovanie (za 10
> hodin) na dosiahnutie presnosti (2x10^-12 s lacnym OCXO).
>
> Su dva hlavne parametre - 1) absolutna hodnota frekvencie a 2) stabilita
> frekvencie (bez ohladu na jej absolutnu hodnotu)
>
> Lacne oscilatory su lacne, lebo nemaju ani jedno. Aby priemerovanie pocas
> dlhych casovych usekov fungovalo musi mat stabilita riadeneho oscilatora
> spravnu distribuciu a musi byt stabilne nahodna na dlzke trvania tych
> priemerovacich usekov. Ak je oscilator citlivy na vlhkost, teplotu,
> vibracie, kvalitu napajacieho napatia, stabilitu zataze atd. tak to uz nie
> je nahodne a technika nieje velmi uzitocna. Rovnako na meranie to nie je
> velmi uzitocne, lebo merany objekt musi byt rovnako stabilny a rovnako
> nahodny pocas spominanych 10 hodin a merat sa musi pocas spominanych 10
> hodin. Co nie je casto pripad. Takze vysledna neistota je obrovska. V
> ziadnom pripade nie v rade 2x10^-12.
>
> To je rovnako pouzitelny fakt ako to, ze som vyratal, ze moje atomove
> pendlovky dosiahnu rovnaku odchylku ako vodikovy maser pri case merania
> 33000 rokov.
>
> Aby disciplinovanie fungovalo, musi mat disciplinovany oscilator
> porovnatelnu, alebo lepsiu stabilitu (parameter 2) ako oscilator, ktory ho
> disciplinuje. Preto su kvalitne krystalove oscilatory tak drahe. Musi to
> byt necitlive na vsetko. Kratkodobu stabilitu (povedzme do tych 10 hodin)
> zabezpecuje OCXO, dlhodobu GNSS. S lacnym OCXO sa spominana presnost neda
> dosiahnut, pac to stale beha hore dole. Rovnako kvalitny signal ako z
> lacneho OCXO lezie priamo z GPS prijimaca, ktory ma na sebe lacne (?)CXO.
> Dalsi externy oscilator tam potom netreba.
>
> OCXO pouzitelne pre domace zvykani uz nie su az tak drahe
> https://eu.mouser.com/c/passive-components/frequency-control-timing-devices/oscillators/ocxo-oscillators/?frequency=10%20MHz%7C~100%20MHz&instock=y&sort=pricing%7C1
>
> Su to stale nizsie stovky Eur, ale su od renomovaneho vyrobcu a parametre
> su definovane. Veril by som tomu viac ako noname krabici od cinana, ktora
> je ale zato lacna.
>
> Problem je, ze to doma nemas s cim merat/porovnat. Mas sice skvely pocit
> ake perfektne zariadenie si si postavil, ale kym nemas k dispozicii lepsie
> zariadenie, tak nikdy nezistis ako (ne)spravne hodnoty to produkuje a ako
> nekvalitny je vystupny signal. Zo skusenosti si dovolim tvrdit, ze doma
> vies dosiahnut 10^-10, s velkym usilim a dobrymi znalostami max. 10^-11
> skutocnej presnosti a spravnosti. Potom uz treba profesionalne, velmi drahe
> vybavenie.
>
> b.
>
>
>
> On 02/03/2024 10:15, Zuffa Jan wrote:
>
> Presnost sa dohana priemerovanim a dlhymi dobami radovo v desiatkach hodin.
> Software musi tiez pocitat s vypadkami signalu a aj s glitchmi 1PPS.
> Diabol sa skryva v detailoch softveru. Myslim ze by to bol pekny projekt
> na niekolko mesiacov.
> Touto metodou je mozne dosiahnut presnost 2x10^-12 s lacnym OCXO.
> Ano, AXTAL je rovnako presny ale kolko stoji a kde ho kupit?
> Kvalitny OCXO bude stat nasobne viac ako TM4313 s cenou pod 100Eur. Na
> alim su GPS riadene normaly aj za 700-800Eur
>
> J.
>
> ________________________________________
> From: Hw-list [hw-list-bounces na list.hw.cz<mailto:
> hw-list-bounces na list.hw.cz>] on behalf of Pavel Kořenský [
> pavel.korensky na dator3.cz<mailto:pavel.korensky na dator3.cz>]
> Sent: Saturday, March 02, 2024 12:10 AM
> To: hw-list na list.hw.cz<mailto:hw-list na list.hw.cz>
> Subject: Re: Kmitočtový normál - Was:Re: Takový hloupý problém - Eagle
>
> Mně to už takhle večer úplně nemyslí, ale vidím v téhle metodě dva
> zásadní problémy.
>
> 1. Jak signál z OCXO tak i 1PPS nejsou úplně přesné. Pokud dojde k
> odchylce, tak bude nutné spočítat korekci, poslat jí nějak do DAC
> převodníku a to nemluvím o spoustě počítání nějakého delšího filtru v
> řádu hodin či desítek hodin pro filtraci šumu. Tohle se těžko stihne při
> frekvenci hodin shodné s 10 MHz OCXO.
> 2. Účelem těch zapojení není přesnost na 1 Hz při kmitočtu OCXO 10 MHz.
> Samotný slušný OCXO má krátkodobou stabilitu kolem 1x10^-10 nebo lepší i
> když se do něj nijak netrká. Na 10 MHz je to tedy 0.001 Hz. Ten Axtal co
> zmiňoval kolega má dokonce krátkodobou přesnost 2x10^-12. Cílem zapojení
> je stabilisovat ten OCXO tak, aby byl přesný třeba na 1x10^-12
> dlouhodobě, včetně stárnutí i krátkodobých glitchů v GPS signálu. A na
> to měření s přesností 1Hz opravdu nestačí.
>
> Zdraví PavelK
>
> P.S. Pokud jsem se ve své úvaze opět někde seknul o řád nebo tři, tak to
> berte s reservou. Je pátek večer a mám v sobě pár skleniček dobrého vína.
> :)
>
>
> Dne 01.03.2024 v 17:30 Zuffa Jan napsal(a):
>
>
> Mne sa pacia riesenia jednoduche:
>
> Signal 10MHz z OCXO sa privedie priamo do procesora ako hodiny.
> Vystup z GPS modulu 1PPS sa pripoji tiez rovno do procesora.
> Nasledne sa vnutorny 16 bitovy casovac pripoji priamo na hodiny.
> za 1PPS sa pretoci 152x (toto cislo nas ale nezaujima) a jeho hodnota
> ostane 38680 (10000000 modulo 65536) za predpokladu
> ze odchylka je 0 Hz. Nasledne sa vypocita korekcia a posle bud na PWM
> vystup alebo
> D/A prevodnik spat do riadenia OCXO. Ciste softverove a hardverovo
> minimalisticke riesenie.
> A potom uz staci len naprogramovat :)
>
> j.
>
> -----Original Message-----
> From: Hw-list <hw-list-bounces na list.hw.cz><mailto:
> hw-list-bounces na list.hw.cz> On Behalf Of Daniel Valuch
> Sent: Friday, March 1, 2024 4:19 PM
> To: hw-list na list.hw.cz<mailto:hw-list na list.hw.cz>
> Subject: Re: Kmitočtový normál - Was:Re: Takový hloupý problém - Eagle
>
> zhodou okolnosti mam zrovna diplomanta, ktory GPS disciplinovany oscilator
> konstruuje. Takze vysledky budeme poznat uz o 2-3 mesiace :-)
>
> Pouziva tento material:
>
> OCXO Axtal AXIOM145-ULN21 https://www.axtal.com/cms/docs/doc91144.pdf
>
> GNSS prijimac Ublox ZED-F9T-10B
> https://www.u-blox.com/en/product/zed-f9t-module
>
> fazovy detektor je analogovy, signal sa hned navzorkuje a vsetko ostatne
> ohladom PLL a riadenia OCXO je implementovane plne digitalne.
>
>
> Zatial sme merali:
>
> stabilitu a fazovy sum oscilatora
>
> https://dvaluch.web.cern.ch/temp/oscilator/AXIOM%20145-ULN21.PNG
>
> stabilita referencneho signalu 1.25MHz z Ublox prijimaca
> https://dvaluch.web.cern.ch/temp/oscilator/Ublox_stability_5days.png
> (ako referencia je pouzity aktivny vodikovy maser disciplinovany
> ceziovou fontanou)
>
> a porovnanie Allanovej odchylky obidvoch - OCXO 10MHz (modra krivka) a
> Ublox 1.25MHz (hneda krivka)
>
> https://dvaluch.web.cern.ch/temp/oscilator/axiom145-uln21%20Allan%20deviation%2010MHz.PNG
>
> a jitter 1 PPS pulzu z Ublox vzhladom na aktivny vodikovy maser. Zlta je
> hrana 1 PPS, tmavoruzova 10 MHz z MASERa. Rozptyl je tam cca. +/-10 ns
>
> https://dvaluch.web.cern.ch/temp/oscilator/ublox%201pps%20vs%2010MHz%20MASER.png
>
>
> Fazovy detektor bude porovnavat frekvencie 1.25MHz, nie 1 Hz/1 pps.
>
> Som zvedavy ako dobry bude vystup. Ucelom je pouzit take parametre PLL
> aby sa co najlepsie vyuzili vlastnosti aj krystaloveho oscilatora aj
> gnss prijimaca.
>
> b.
>
>
> On 01/03/2024 11:39, Pavel Kořenský wrote:
>
>
> Zdravím,
>
> fázový závěs tam být musí, protože ten právě za a) stabilizuje ten
> OCXO oscilátor aby byl přesný a za b) kompensuje přirozené stárnutí
> oscilátoru.
> A taky to potřebuje filtr, protože jednak ten signál 1PPS z běžně
> dostupných GPS modulů má nějaký jitter a za druhé může být dost značný
> jitter do samotného GPS signálu přidávaný uměle.
> V tom článku na který jsem uváděl ten link je to dost dobře popsané.
> Ten článek vznikl v době, kdy SA (Selective Availability) ještě do GPS
> přidáváno bylo. Pokud si dobře pamatuju, americký DoD přestal používat
> SA až v roce 2000.
>
> Nicméně, princip všech takových normálů je stejný. Uvnitř je lepší či
> horší OCXO (od toho se odvíjí do značné míry cena celého zařízení) a
> jeho výstup je dolaďovaný tím, že se zjišťuje fázový rozdíl mezi 1PPS
> pulsem a výstupem toho oscilátoru. A PID regulátor průběžně dolaďuje
> pomocí nějakého DAC ten OCXO tak, aby fázový rozdíl těch signálů byl
> pokud možno konstantní.
>
> V minulosti jsem pár těch kmitočtových normálů "Made in China" měřil a
> výsledky nebyly žádná sláva. Ono se totiž musí umět ten OCXO udělat a
> to není žádná legrace, to vyžaduje hodně solidní know-how, pokud to má
> být stabilní řekněme s přesností (AV) 5*10^-12 za 10 hodin nebo
> lepší. Pokud by to chtěl člověk použít jako referenci v laboratoři a
> odvozovat od toho časovou základnu osciloskopu a/nebo čítače, tak je
> IMHO lepší koupit na EBay nějaký starý HP10811 oscilátor a postavit si
> k němu to řízení uvedené v článku nebo si udělat řízení vlastní. V
> moderní době by celé to řízení myslím zvládlo i jedno Raspberry Pi
> Pico, pokud by se šikovně použily periferie (PWM a PIO moduly) té 2040
> v něm.
>
> Zdraví PavelK
>
> Dne 01.03.2024 v 10:15 Zuffa Jan napsal(a):
>
>
> Zdravim,
>
> Cinan ma takychto normalov celu kopu ako pozeram ale
> pouzivaju GNSS a teda ktovie ako to u nas pobezi.
> Nemate niekto nejaky overeny napr. od aliho?
> Resp. coho sa vyvarovat lebo ako som si kde tu nieco cital, tak
> samotny gps modul nestaci, musi byt k tomu pripojeny PLL
> lebo signal z gps modulu vypadava .
>
> j.
>
> -----Original Message-----
> From: Hw-list <hw-list-bounces na list.hw.cz><mailto:
> hw-list-bounces na list.hw.cz> On Behalf Of Pavel Korenský
> Sent: Thursday, February 29, 2024 5:12 PM
> To: hw-list na list.hw.cz<mailto:hw-list na list.hw.cz>
> Subject: Re: Takový hloupý problém - Eagle
>
> Zdravím,
>
> tak ono to není až tak úplně původně moje zapojení.
> Je to modifikace tohoto - https://www.qsl.net/n9zia/wireless/QST_GPS.pdf
>
> Já jsem si na to akorát dělal jiný tišťák, protože původní jsem už
> nesehnal a krom toho jsem funkce některých obvodů v tom původním
> zapojení zintegroval do jednoho isp1032 CPLD od Lattice Semiconductor.
> Chodí to dobře, už mi to tady běží 25 let, je to jedna z těch věcí co
> se dá někam na poličku, koax se píchne zezadu do měřáků které
> potřebují vstup externí kmitočtové reference 10 MHz a je vymalováno.
> A člověk si na to vzpomene právě tak jednou za 6-8 let, když tomu
> odejde externí zdroj 12V.
>
> Akorát dneska by se to moje zapojení asi blbě stavělo znovu, protože
> ty GPS moduly Motorola OnCore UT+ se už dávno nedělají a ty isp1032
> taky ne. To už by bylo lepší vyjít z původního zapojení a udělat si
> vlastní logiku v moderním CPLD a použít jiný GPS modul vhodný pro
> časové aplikace (což není každý GPS modul, je žádoucí aby jitter na
> 1PPS pulsu byl < 25 ps).
>
> Schémátko toho mého řešení je jako PDF v příloze.
>
> Zdraví PavelK
>
>
> _______________________________________________
> HW-list mailing list - sponsored by www.HW.cz<http://www.HW.cz>
> Hw-list na list.hw.cz<mailto:Hw-list na list.hw.cz>
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
> _______________________________________________
> HW-list mailing list - sponsored by www.HW.cz<http://www.HW.cz>
> Hw-list na list.hw.cz<mailto:Hw-list na list.hw.cz>
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
>
>
> _______________________________________________
> HW-list mailing list - sponsored by www.HW.cz<http://www.HW.cz>
> Hw-list na list.hw.cz<mailto:Hw-list na list.hw.cz>
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
> _______________________________________________
> HW-list mailing list - sponsored by www.HW.cz<http://www.HW.cz>
> Hw-list na list.hw.cz<mailto:Hw-list na list.hw.cz>
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
>
>
> _______________________________________________
> HW-list mailing list - sponsored by www.HW.cz
> Hw-list na list.hw.cz
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
>
------------- další část ---------------
HTML příloha byla odstraněna...
URL: <http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/attachments/20240302/53bcbd24/attachment.htm>
Další informace o konferenci Hw-list