Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sind TCXOs noch zeitgemäß?


von Sophia Doren (Gast)


Lesenswert?

Ich wollte meinen Frequenzzähler eine stabile Referenzfrequenz 
verpassen.

Ich könnte einen TCXO mit 10 MHz +/-1ppm dazu verwenden.
Gerüchterweise hab ich mal gehört, dass es kostengünstige GPS-Normale 
dazu gibt.

Weiss jemand was genaueres?

Frohes Schaffen!
Sophie

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Sophia Doren schrieb:
> Ich könnte einen TCXO mit 10 MHz +/-1ppm dazu verwenden.

Wenn Dir das reicht, mache es!

von Sophia Doren (Gast)


Lesenswert?

m.n. schrieb:
> Wenn Dir das reicht, mache es!

Ja sicher, reichen tut es allemal.
Wäre denn ein GPS-Referenzbauteil eine 
Alternative(finanziell/technisch)?

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Sophia Doren schrieb:
> Ich wollte meinen Frequenzzähler eine stabile Referenzfrequenz
> verpassen.
>
> Ich könnte einen TCXO mit 10 MHz +/-1ppm dazu verwenden.
> Gerüchterweise hab ich mal gehört, dass es kostengünstige GPS-Normale
> dazu gibt.

Und was hat das mit "zeitgemäß" zu tun?

Ein TCXO ist deutlich günstiger als das GPS-Normal. Ein OCXO könnte 
ungefähr gleich viel kosten. Beide sind weniger langzeitstabil(!) als 
GPS. Dafür funktionieren sie aber auch im Keller. Muß jeder selber 
wissen, welche Eigenschaft Priorität hat.

von Georg (Gast)


Lesenswert?

Sophia Doren schrieb:
> Wäre denn ein GPS-Referenzbauteil eine
> Alternative(finanziell/technisch)?

Nein, da GPS längst nicht überall funktioniert.

Georg

von Frank (Gast)


Lesenswert?

Sophia Doren schrieb:
> m.n. schrieb:
>> Wenn Dir das reicht, mache es!
>
> Ja sicher, reichen tut es allemal.
> Wäre denn ein GPS-Referenzbauteil eine
> Alternative(finanziell/technisch)?
Nein. Ein GPS-Normal nützt Dir überhaupt nichts, genausowenig wie eine 
Atomuhr, was ja mehr oder weniger das gleiche ist.

Was Du aber machen kannst, ist soetwas zu verwenden um den 
Alterungsdrift ggf. auch den Temperaturdrift Deines Quarzes automatisch 
zu kalibrieren, so daß er auch in 10 Jahren noch mit 1 ppm läuft.

Ein TCXO ist zeitgemäß bis zu einer gewissen Genauigkeit, ab dieser muß 
man dann auf die genaueren ofenkontrollierten OCXO wechseln.

Je genauer der Quarz um so sinnvoller kann so eine automatische 
Kalibrierung gegen GPS oder eine andere Atomuhr Sinn machen.

Ansonsten ist DCF-77/GPS/Atomuhr eher sinnvoll für Echtzeituhren (RTC).

Wichtig dabei zu wissen:

Quarz: Extrem hohe Kurzzeitstabilität
Atomuhr: Extrem hohe Langzeitstabilität

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Sophia Doren schrieb:
> Ja sicher, reichen tut es allemal.
> Wäre denn ein GPS-Referenzbauteil eine
> Alternative(finanziell/technisch)?

Ein TCXO ist kostengünstig und die Leistungsaufnahme ist rel. klein. 
Ohne ext. Signal ist er sofort einsatzbereit. Ein gelegentlicher 
Abgleich per GPS-Signal sichert auch die Langzeitgenauigkeit.

Ein Beispiel, wie man TCXO und GPS kombinieren kann, findet sich unter 
"Projekte & Code". Beitrag "reziproker Frequenzzähler, GPS-stabilisiert, ATmega162"

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Frank schrieb:
> Atomuhr: Extrem hohe Langzeitstabilität

Wobei du da vergessen hast: die üblichen „Atomuhren“ (Rb-Normale)
haben alle einen OCXO intern, der dann vom Rb-Oszillator justiert
wird.  Damit sind sie natürlich sehr wohl eine Alternative zu einem
TCXO als Zeitnormal für einen Zähler (brauchen aber noch mehr Energie
als ein OCXO, außerdem altert die Lampe).

von Frank (Gast)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Frank schrieb:
>> Atomuhr: Extrem hohe Langzeitstabilität
>
> Wobei du da vergessen hast: die üblichen „Atomuhren“ (Rb-Normale)
> haben alle einen OCXO intern, der dann vom Rb-Oszillator justiert
> wird.  Damit sind sie natürlich sehr wohl eine Alternative zu einem
> TCXO als Zeitnormal für einen Zähler (brauchen aber noch mehr Energie
> als ein OCXO, außerdem altert die Lampe).
Die PLL-Koppelung eines Quarzes mit einer Atomuhr sehe ich auch da mit 
gemischten Gefühlen. Eine permanente Koppplung erweitert natürlich die 
Bandbreite der Abfragerate an die "Atomzeit". Für kurze Zeiträume 
verschlechtert es aber den Quarzgang.

Im konkreten Beispiel ware m.E. das Optimum, die Quarzgekoppelte Atomuhr 
einmal z.B. einmal in der Stunde mit dem Quarz zu kalibrieren ohne PLL 
Regelung. Man hat also einen (ggf. einfacheren) Quarz in PLL-Lock mit 
der Atomuhr und einen hochgenauen Quarz ohne PLL-Lock aber mit 
Kalibrierungsabgleich. Das sollte gerade im Kurzzeitbereich noch bessere 
Ergebnisse liefern (da warden nicht die Fehler der Atomuhr eingelockt).

Der Vorteil besteht auch darinn, daß man nicht über die Atomuhr selbst 
verfügen muß, sondern sie indirect über GPS zum Kalibrieren verwenden 
kann.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


Lesenswert?

Frank schrieb:
> Die PLL-Koppelung eines Quarzes mit einer Atomuhr sehe ich auch da mit
> gemischten Gefühlen. Eine permanente Koppplung erweitert natürlich die
> Bandbreite der Abfragerate an die "Atomzeit". Für kurze Zeiträume
> verschlechtert es aber den Quarzgang.

Zur Auswahl der entsprechenden PLL-Bandbreite bemüht man am besten die 
Allan-Diagramme von Quarz und GPS-Normal. Bingo.

Bei GPS dürften wir da schnell im Bereich von mHz bis µHz liegen.

: Bearbeitet durch User
von Weg mit dem Troll. (Gast)


Lesenswert?

Erst sollte man sich vergewaertigen welche Genauigkeit man braucht. Was 
bringt eine Zehnerpotenz mehr ? Man kann stolz sein ... schoen, und 
weiter ?

Waehrend ein TCXO noch mit 3mA leauft, zieht ein OCXO schon einiges mehr 
und GPS ist eine Stromschleuder.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Weg mit dem Troll. schrieb:
> Waehrend ein TCXO noch mit 3mA leauft, zieht ein OCXO schon einiges mehr
> und GPS ist eine Stromschleuder.

Rb-Normal irgendwo zwischen OCXO und GPS.

Der OCXO meines Ч3-54 braucht im warmgelaufenen Zustand („über alles“,
also mitsamt dem zugehörigen Netzteil) etwa 6,3 W, meint das
Energiekostenmessgerät.  Das sind 55 kWh/a oder etwa 1 Euro im Monat.
Damit kann ich leben.

Ich glaube mich zu erinnern, dass das Rb-Normal nach der Aufwärmphase
bei 24 V so reichlich 500 mA nimmt.  Ist also etwa doppelt so viel
wie der russische OCXO.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


Lesenswert?

Weg mit dem Troll. schrieb:
> zieht ein OCXO schon einiges mehr
> und GPS ist eine Stromschleuder.

Eher umgekehrt.

/e: Und dann gibt es da noch die Rubidium-Normale. Die brauchen ca. so 
viel wie ein OCXO, sind aber viel viel viel teurer (und nicht 
verschleißfrei afaik).

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Marian B. schrieb:
> viel viel viel teurer

Nö, gute OCXOs werden eigentlich in der gleichen Preislage gehandelt
(was dahingehend widersinnig ist, dass die Rb-Normale ja einen OCXO
enthalten).

von Sophia Doren (Gast)


Lesenswert?

Das waren alles sehr nützliche Beiträge von euch!
Die Variante, TCXO einbauen und alle Weihnachten mal mit GPS-Normal oder 
DCF77 zu kalibrieren bin ich noch garnicht gekommen.

Durch eine externe Abgleichspannung kann ich den TCXO um +/-5ppm 
justieren.


Besten Dank!

von Marian (phiarc) Benutzerseite


Lesenswert?

Auf dem Gebrauchtmarkt sind sie ein ganzes Stück teurer...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Marian B. schrieb:
> Auf dem Gebrauchtmarkt sind sie ein ganzes Stück teurer...

Naja, einen ordentlichen OCXO bekommt man wohl eher nicht für einen
Fünfer, und mit 70 ... 80 Fragezeichen hast du ein gebrauchtes
Rb-Normal am Hals.  Seit die Dinger aus alten Mobilfunk-Basisstationen
rausgeflogen sind, sind sie ziemlich erschwinglich geworden.

von Weg mit dem Troll. (Gast)


Lesenswert?

Ein gebrauchtes Rb Normal ist in der Tat fuer 80$ erhaeltlich. Besagt 
aber : Die halbe Lebensdauer ist abgelaufen, und die Lebensdauer ist 
endlich. Es wird schwierig das Ding so lang laufen zu laessen, dass man 
die Genauigkeit herausholt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Weg mit dem Troll. schrieb:
> Die halbe Lebensdauer ist abgelaufen, und die Lebensdauer ist endlich.

Ja.

> Es wird schwierig das Ding so lang laufen zu laessen, dass man die
> Genauigkeit herausholt.

Diese Schlussfolgerung ist Quatsch.

Hast du denn schon mal irgendjemanden getroffen, der ein gebrauchtes
Rb-Normal gekauft hat, und dessen Rb-Lampe inzwischen kaputt ist?

Diese Leute scheinen ziemlich rar zu sein.  Auch wenn die Lebensdauer
der Lampe endlich ist, gehen die Dinger offenbar doch bei weitem nicht
so schnell kaputt, wie zuweilen vermutet wird.  Wenn sie wirklich mal
kaputt geht, muss man sich halt ein neues kaufen.

Außerdem ist das Teil spätestens nach einem Tag Dauerbetrieb allemal
stabiler als ein freilaufender OCXO, sodass man es zum Rekalibrieren
eines solchen benutzen kann.

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Sophia Doren schrieb:
> Durch eine externe Abgleichspannung kann ich den TCXO um +/-5ppm
> justieren.

Hier gibt es Schnäppchen: 
http://de.rs-online.com/web/c/halbleiter/quarze-oszillatoren-und-resonatoren/spannungsgesteuerte-oszillatoren-vco/?searchTerm=taitien&applied-dimensions=4294411473&esid=cl_4294967294,cl_4294520182,cl_4294425888,cl_4294425889,cl_4294425890,cl_4294426107&m=1&aaaExp=Y

Beachten muß man, dass das Ausgangssignal in der Regel 1Vpp beträgt 
(beschnittener Sinus); ein einfacher, AC-gekoppelter Inverter bringt es 
auf HCMOS(TTL)-Pegel.
Eine weitere Möglichkeit wäre, ein 20MHz TCXO zu nehmen, damit einen 
ATtiny13 anzusteuern (kapazitives Einkoppeln mit 1nF an XTAL1) und ihn 
als 2:1 Frequenzteiler zu betreiben (PWM an T0-Ausgang).
Damit sind dann auch andere Teilungsverhältnisse einstellbar.

von Seppi (Gast)


Lesenswert?

Bis GPS abgeschaltet wird :-D

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Seppi schrieb:
> Bis GPS abgeschaltet wird :-D

Vielleicht holen sie ja die Satelliten dann runter, und die darin
verbauten Cs-Normale landen preisgünstig auf dem Gebrauchtmarkt. :-))

von npn (Gast)


Lesenswert?

Seppi schrieb:
> Bis GPS abgeschaltet wird :-D

Irgendwann in 20 Jahren ist vielleicht auch mal Galileo fertig. 
Allerdings ist da schon seit Jahren ein Vertrag mit den Amis, daß die 
auch das Galileo ohne Kommentar abschalten dürfen :-(
Wäre noch Glonass als Ausweichmöglichkeit...

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:

>
> Diese Schlussfolgerung ist Quatsch.
>
> Hast du denn schon mal irgendjemanden getroffen, der ein gebrauchtes
> Rb-Normal gekauft hat, und dessen Rb-Lampe inzwischen kaputt ist?
>
> Diese Leute scheinen ziemlich rar zu sein.  Auch wenn die Lebensdauer
> der Lampe endlich ist, gehen die Dinger offenbar doch bei weitem nicht
> so schnell kaputt, wie zuweilen vermutet wird.  Wenn sie wirklich mal
> kaputt geht, muss man sich halt ein neues kaufen.

Schau mal hier, der nette Gerry Sweeney bekam gleich zwei defekte 
hintereinander:

http://www.youtube.com/watch?v=g862Xy_VXcY  und weitere seiner Rubidium 
videos

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:

> Vielleicht holen sie ja die Satelliten dann runter, und die darin
> verbauten Cs-Normale landen preisgünstig auf dem Gebrauchtmarkt. :-))

Nein, Du kannst die Elektronik zwar kaufen;
das Angebot gilt aber nur für Selbstabholer. :-)

von Tom (Gast)


Lesenswert?

Das sind ja mal Diskussion hier, da fallen einem ja die Haare aus...

TCXO ist zeitgemäß, mehr den je!

TCXO: Preisklasse von <10 Eur (bis zu einer Stabilität von 0.5ppm)
OCXO: Preisklasse >30Eur - je nach Stabilität, Kurzzeitstabilität, etc 
auch DEUTLICH teurer

GPS (oder besser GNSS) braucht immer eine halbwegs ordentliche "Sicht" 
auf Satelliten, daher ist eine Antenne notwendig; das Signal kann dann 
auch gerne in den Keller geführt sein, ABER ein Sat Empfänger liefert 
eben nur ein 1pps (neben NMEA Botschaften), sprich das muss beim Design 
berücksichtigt werden.

In nahezu jeder Basisstation für Mobilfunk wird ein GNSS Signal (1pps) 
genutzt, um einen OCXO zu disziplinieren, ja, mit PLL :-), das ist Stand 
der Technik in Einklang mit Kosten!
Rb sind zwar auch möglich, haben aber eine Lebenszeit von 10-15 Jahren 
und nahezu alle Mobilfunkbetreiber fürchten sich vor den Wartungskosten.

Jeder GNSS Empfänger benötigt für einen Sat-Empfang als Referenz eine 
stabile Frequenz, billigere Empängermodule nutzen dazu einen guten 
Quarz, bessere Empfänger einen guten TCXO (0.5ppm Klassen, DIP frei etc)

Man beachte bitte auch den Terminus Stabilität vs Genauigkeit: eines 
beschreibt das Verhalten, nachdem der Oszillator eingelaufen und 
kalibriert ist (TK, Alterung, Retrace etc), Genauigkeit beschreibt den 
Offset von der nominal Frequenz, z.B. 10.0000000MHz. Zweiteres ist meist 
bedeutungslos, wenn man eine Kalibrierung durchführt oder der Oszillator 
auf eine anderes Signal gelockt wird.

Bitte auch beachten, das ein Quarz ein Bauteil ist, ein 
TCXO/OCXO/VCXO/etc ist definitive KEIN Quarz sondern hat einen solchen 
als Bauteil, kurz Quarz ist nicht gleich Oszillator

Weiteres gibt es z.B. auf den Seiten von Rakon, Vectron, NDK o.a. zu 
finden, dann kann man sich auch durchaus mal die Datenblätter ansehen.
Eine sehr gute Quelle ist auch das Pampflet von John Vig (Quartz Crystal 
Resonators and Oscillators)


Gruß
Tom

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Tom schrieb:

> ABER ein Sat Empfänger liefert
> eben nur ein 1pps (neben NMEA Botschaften), sprich das muss beim Design
> berücksichtigt werden.

Es gibt da auch Geräte, die fix und fertig 10 MHz Referenzsignal
liefern.

Allerdings nicht für'n Appel und 'n Ei.

> In nahezu jeder Basisstation für Mobilfunk wird ein GNSS Signal (1pps)
> genutzt, um einen OCXO zu disziplinieren, ja, mit PLL :-), das ist Stand
> der Technik in Einklang mit Kosten!
> Rb sind zwar auch möglich, haben aber eine Lebenszeit von 10-15 Jahren
> und nahezu alle Mobilfunkbetreiber fürchten sich vor den Wartungskosten.

Dem widerspricht, dass die derzeit preiswert erhältlichen Rb-Normale
angeblich aus US-Mobilfunk-Basisstationen stammen, in denen sie als
Backup gedient haben (primär auch dort GPS).

Andrew Taylor schrieb:
> Schau mal hier, der nette Gerry Sweeney bekam gleich zwei defekte
> hintereinander:

Sorry, die halbe Stunde habe ich gerade nicht.  Sind sie ihm im Betrieb
kaputt gegangen, oder waren sie “dead on arrival”?

: Bearbeitet durch Moderator
von Marian (phiarc) Benutzerseite


Lesenswert?

Tom schrieb:
> Man beachte bitte auch den Terminus Stabilität vs Genauigkeit: eines
> beschreibt das Verhalten, nachdem der Oszillator eingelaufen und
> kalibriert ist (TK, Alterung, Retrace etc), Genauigkeit beschreibt den
> Offset von der nominal Frequenz, z.B. 10.0000000MHz. Zweiteres ist meist
> bedeutungslos, wenn man eine Kalibrierung durchführt oder der Oszillator
> auf eine anderes Signal gelockt wird.

Außerdem ist eine Stabilitätsangabe ohne Angabe des 
Beobachtungszeitraums bedeutunglos ; dafür gibts dann in Datenblättern 
auch die schönen Allan-Diagramme mit τ (Beobachtungszeit) vs. 
Abweichung.

von Tom (Gast)


Lesenswert?

Marian B. schrieb:
> Außerdem ist eine Stabilitätsangabe ohne Angabe des
> Beobachtungszeitraums bedeutunglos ; dafür gibts dann in Datenblättern
> auch die schönen Allan-Diagramme mit τ (Beobachtungszeit) vs.
> Abweichung.


stimmt nur bedingt, da die Allan-Diagramm Kurzzeitstabilität angeben.

Daher ist für alle Typen die Alterung (-> Langzeitstabilität) relevant, 
bei OCXO muss auch noch das Einlaufverhalten berücksichtigt werden, 
schließlich bewegt man sich hier in ganz anderen Genauigkeitsklassen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.