Эталонный генератор частоты радиолюбителя 10Mhz 5V 0,1ppm

ТехнарьКто

★★★✩✩✩✩
13 Янв 2020
140
182
Домашний, дешевый, высокостабильный, высокоточный, современный эталонный генератор частоты радиолюбителя.
Меандр 10Mhz 5V 0,1ppm.
1 эталонный генератор.jpg

Для проверки и настройки радиолюбительских частотомеров, генераторов, осциллографов.
Пример проверки осциллографа.
2 проверка осциллог-фа.jpg
Фронты для своей полосы в норме. Частота внутреннего кварца в норме.

Схема
схема полная.jpg
с4550.jpg

Купить дешево, не реклама, покупайте где хотите.

Краткое описание почему и как был собран этот генератор.

Каждый радиолюбитель хоть раз сталкивался с таким понятием как частота электрического сигнала. Для настройки многих конструкций требуется измерять наличие, а часто и подстраивать частоту электрического сигнала. Для работы с электрическими сигналами используют осциллографы, генераторы, частотомеры. Рано или поздно радиолюбитель приходит к выводу, что хорошо бы узнать, насколько точными являются используемые им приборы. Как сказал математик, физик и инженер Древней Греции Архимед Сиракузский: «Дайте, мне точку опоры, и я переверну Землю!». Такой точкой опоры в вопросах точности приборов радиолюбителя может стать домашний эталонный генератор электрических сигналов.

Хочется работать с современными устройствами и на современных приборах. Современные приборы купить новыми в нынешнее время слишком дорого. Например бывший в употреблении эталон частоты и времени для американского и немецкого радиолюбителя стоит копейки, для российского это просто безумно дорого. Приходиться искать более дешевые бывшие в употреблении эталоны. Так например есть генератор кварцевый опорный "НАРЦИСС" ЦЛ2.210.007 термостатированный, опорный генератор "Гиацинт-М" ИГ2.210.003 термостатированный. Но как оказалось эти вещи производства СССР до сих пор почему то стоят дорого и к тому же имеют внушительные размеры. К этому добавляются трудности найти такое оборудование в рабочем состоянии. Во внутреннем производстве РФ такие приборы отсутствуют, все подобное ныне продаваемое сделано за рубежом и продается по огромным ценам. Как пример очень простой термостатированный генератор даже без возможности подстройки частоты.
чипидип .jpg
А если захотите с подстройкой частоты то можете смело рассчитывать на порядок более высокую цену. Поэтому с новым, для радиолюбителя РФ, сейчас полная печалька.

Удивительно, но как выяснилось, надежда есть . На сегодняшний день можно приобрести термостатированный опорный генератор иностранного производства по цене металлолома за копейки. Например высокоточный OCXO С4550 американской разработки для космоса, слегка подпаленный друзьями китайцами, но зато очень дешево.
Китайский друг.jpg
Я памятник поставил бы друзьям китайцам, поскольку благодарен очень им.

На ebay есть OCXO старые запасы, не стоявшие в аппаратуре и до сих пор распродаваемые по копеечной для заморских коллег ценам в $200. Но мне например это дорого. Поэтому выбор очевиден. Слегка подпаленный китайцами OSXO C4550 за $4 с доставкой, могу себе позволить.

Поскольку китайцы активно осваивают космос, то и применяют в своих устройствах современные высокоточные генераторы. Отсутствие понимания как это работает приводит к тому, что мы имеем возможность купить устраивающее радиолюбителя высокотехнологичное устройство за доступные деньги. Китайцы по незнанию (не пониманию) перегружают встроенный в OCXO стабилизатор напряжения, используемый для внешних цепей подстройки частоты. Блоки перестают работать и отдаются на разборку для продажи как детали демонтажа. Экспериментально установлено. В OCXO C4550 сжигают выход стабилизированного напряжения 4V. Сам высокоточный кварц, схема нагрева и стабилизации температуры, схема управления подстройкой частоты остаются исправными. Всего $4 с доставкой за стоимость одного термостатированного генератора с подстройкой частоты.

OCXO Vectron С4550 разработка Microsemi Corporation. Это стопроцентная дочерняя компания Microchip Technology Inc. которая производит полупроводниковые и системные решения для коммуникаций, обороны и безопасности, аэрокосмической и промышленной отраслей. Штаб-квартира Microsemi находится в Алисо Вьехо, Калифорния.
Термостатированный генератор OCXO С4550 предназначен для проектов, в которых температурная нестабильность частоты не должна превышать ±0.05ppm за год. Генератор включет в себя схему подогрева и установлен в специальный корпус, что позволяет поддерживать рабочую температуру генератора постоянной, следовательно, получать высокую стабильность частоты. У термостатированного генератора есть функция частотной подстройки ±8ppm управляющим напряжением от 0 до 4V. Внутренний источник опорного напряжения сожжен, оно и понятно, иначе бы мне не продали так дешево этот vectron ocxo 10 mhz. Подав внешнее напряжение на вход подстройки оказалось, подстройка частоты прекрасно работает от внешнего напряжения. Вот на таком генераторе, добавив внешний стабилизатор напряжения я и построил домашний эталон. Со спутников с использованием г - на и китайских палок где то за $10 с доставкой получил сигнал 1pps с точностью рубидиевого эталона частоты и времени. На основании этого сигнала и калибровал собранный эталонный генератор. Даже без калибровки, сразу получаем эталон с точностью в пределах 8ppm, что уже хорошо. Сейчас процесс калибровки пока не будет описан. Это во первых много текста и самое главное, мне пока с трудом представляется, как это можно описать в доступной и понятной форме для людей далеких от таких вопросов. Я не жадный. Просто пока не готов к такому описанию.
Пока предлагаю желающим собрать конструкцию. Которая изначально имеет очень высокие показатели стабильности и точности, к тому же с возможностью подстройки частоты до очень высокой точности используемой в космических технологиях.

Итак. Использую термостатированный генератор OCXO С4550. Генератор включает в себя схему подогрева и установлен в специальный корпус. У этого термостатированного генератора есть функция частотной подстройки ±8ppm управляющим напряжением от 0 до 4V. Точность 0,1ppm получена мной путем подстройки генератора схемой приема из сигналов GPS. Кратковременная стабильность GPS достаточно низкая (примерно 5,000 x 10-12) и сравнима со стабильностью рубидиевого опорного генератора (примерно 5,000 x 10-12), тем не менее это очень высокая точность достижимая радиолюбителем простыми и дешевыми средствами. Используя собранное из деталей китайского производства низшей ценовой категории и сигнал с точностью рубидиевого эталона, все равно уперся в г - но и палки из китая, которые позволили только то, что получилось. Но задел на увеличение точности есть, хотя для радиолюбителя того, что получилось, вполне достаточно.
пины.jpg
Исходя из описания, мне сразу понятна схема подключения. Схема приведена выше, до описания. Поскольку вывод 4 горелый, использую внешний источник напряжения. Экспериментально установлено, что достаточно 3,3 вольта для достижения 10Мгц на всех купленных генераторах. При 0 вольт на управляющем входе 3 частота чуть менее 10Мгц. При 3,3 вольта на управляющем входе 3, частота более 10Мгц. Все естественно в пределах 8ppm, что для кварца 10МГц составляет 80 герц. Рекомендую устанавливать подстроечный резистор в среднее положение.

Желаю успехов в повторении конструкции, всем заинтерисованным в точности своих измерений, радиолюбителям.
 

ТехнарьКто

★★★✩✩✩✩
13 Янв 2020
140
182
Вроде такие осциллографы умеют делать снимки.
Да, умеет. Но тогда нужно нудно пояснять, что скриншот экрана, от сигнала этого генератора. А так все очевидно из фото.

Пример №2 проверки другого осциллографа.
34.jpg
Меандр искажен до неузнаваемости. В осциллографе применен кварц, вероятно найденный китайцами в помойке.

Генератор тот же самый. Осциллограф новый и на бумажке, с такими же характеристиками как и первый.

Так лучше, когда один скриншот?
 
Изменено:

AxGxP

✩✩✩✩✩✩✩
7 Мар 2021
1
0
Я себе тоже на ebay генератор купил. Судя по предоставленному куску документации, он точнее чем этот, называется OSC5A2B02, 0.2PPM изначальная точность, 0.5 PPB в день. Но четвертая нога в нем вообще никуда не подключена, получается нужно использовать внешний опорный источник напряжения. Изменение напряжения на управляющей ножке на 1 вольт дает изменение частоты 1 PPM. Так что задать напряжение калибровки желательно с точностью не хуже 0.5мВ, AMS1117 думаю точно на такое не способна, в документации четких данных по этому поводу нет. В любом случае, в таком виде как описано, напряжение будет сильно плавать! Для нормальной работы на выходе AMS1117 должен быть ток не меньше 10mA, так что параллельно переменному резистору, на выход LDO нужно повесить резистор ом на 300. Да и конденсатор туда же поставить не помешало бы, на пару микрофарад. P. S. второму осциллографу явно не хорошо, с завода)))