1KHz AC Referentie ontwerp perikelen :-)

blackdog

Honourable Member

Hi,


Ik heb een oud project weer wat nieuw leven ingeblazen...
En dat is een AC referentie op 1KHZ en ik weet nog niet zeker welke uitgangsspanningen, maar dit zal 1V en waarschijnlijk 10V zijn.
Verder hou ik rekening met ook een 10KHz optie, dit hangt allemaal af van hoe mooi/goed ik het een en ander krijg.

Lekker ouderwets => Architect Specifications
Vaste 1KHz en/of 10KHZ uitgangs frequentie.
Stabiliteit: OCXO, beter dan 0,1PPM
Uitgangs impedantie <0,01Ω
Uitgang kortsluitvast.
Vervorming: < 0,001%
Vast blok uitgangen voor 10MHz, 1KHz en 10KHz bij 1VTT onbelast Ri50Ω
Nauwkeurigheid beter dan 0,05%

Er zijn zeer veel wegen naar Rome hoe je de mix van bovenstaande eigenschappen kan gaan bereiken.
Ik heb met opset niet gekozen om de Sinus digitaal op te wekken, te veel gedonder met het aansturen van een goede DAC
en ook lastig hierbij de ruisvloer laag te houden, te veel ontwikeltijd enz, op de ruisvloer kom ik straks nog op terug.

Dus de opset is een Wienbrug oscilator die ik ga syncen vanuit een OCXO op 10MHZ,
daar had ik er nog een paar van liggen en dit is een mooi project om er een toe te passen.

Behalve de OCXO en de mooie deler van Leapsecond zit er weinig digitaals in de schakeling die ik hier ga beschrijven.
Dit is dus met opset zo, omdat ik analoog ontwerpen nu eenmaal leuk vind. :-)

De grootste problemen met de frequentie fabriek die ik hieronder laat zien, was de filtering.
Ik heb heel wat filters de laatste twee weken berekend en gebouwd, ondermeer met ELSIE en Iowa Hills "RF Filter Designer"
Ik ben tot 9e orde Chebyshev gegaan maar kwam nooit aan de gewenste filtering.
Na veel filters te hebben gemaakt, geprutst enz kwam ik er achter dat de Q van de spoelen bagger waren.
Natuurlijk had ik bij het bestellen gekeken wat de DC weerstanden van de spoelen waren en de gespecificeerde Q van de door mij gekozen modellen.

Maar deze muts had weer even niet verder gedacht dan zijn neus lang is (daarmee kom ik toch een heel eind :-) )
De gespecificeerde Q is voor een heel ander frequentie gebied als waar ik de spoelen voor gebruik,
ik kwam bij 1KHZ uit op een Q tussen de 2,5 en 3,5 voor mijn gekochte spoeltjes...

Nog en bijkomend probleem van de diverse aangeschafte spoeltjes was de gevoeligheid voor bromvelden, dat was een zeer hardnekkig probleem.
Ook de overspraak tussen de verschillende segmenten van het 9e orde filter was lastig de kop in te drukken.
Veel gespeeld met koperen en ijzeren schotjes, dit is in het audio gebied allemaal een stuk lastiger dan in het HF gebied.

Dus de passive filtering met spoelen heb ik losgelaten en toen ben ik naar manieren gaan zoeken hoe van een 1KHZ bloksignaal een sinus te maken die niet meer dan 0,05% vervorming heeft een ook nog eens weinig 1/F ruis en andere prut.
Het uitgangspunt is dus een blok uit mijn frequentie deler, deze blok moet schoon zijn! en dan bedoel ik de prut op de voeding van mijn 10MHZ naar 1 of 10KHZ deler.
Al deze prut op de voeding, komt dus ook in mijn "sync sinus" terrecht en dit signaal wordt dus toegevoerd aan de eigelijk sinus bron die het signaal aan de uitgang levert.
Die prut duuw je dus ook je master sinus oscillator in, en dan kan hij wel mooi binnen 10PPB op 1KHZ staan, en minder dan 0,001% vervoming hebben,
maar dan kan je nog steeds een te hoge ruisvloer hebben door de prut uit de sync sinus.


Mooi, dan nu het schema met uitleg, misschien zijn delen handig voor jullie voor andere projecten.
Het schema is aanklikbaar en het is grotendeels getest, behalve de blokuitgangen, maar dat lijkt me geen groot probleem.
Ik zal het schema in blokjes uitleggen en en wat scoopfoto's laten zijn ven verschillende punten in het schema.

http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1V-1Khz-Ref-MK2-SCH-02-Klein.png

Aan de bovenzijde hebben we de OCXO die gevoed wordt uit een 5V voeding, deze voedingslijn heeft wat extra filtering.
Deze 5V komt van een apparte 5V voeding en deze voeding moet in koude toestand en bij normale temperaturen minder dan 700mA leveren.
Boven de OCXO in het schema zijn jullie en 5V referentie IC, naturlijk hier een LT1021-5V, en dat is omdat ik er daargenoeg van heb liggen.
Deze referentie zorgt voor een schone voeding van de LeapSecond deler, pin 6 gaat naar de ingang van het schema er onder (J1-a)
Het kan nog zijn dat de deler iets te veel verbruikt nog niet uitgebreid gemeten, dan komt er nog een transistor bij de LT1021 om de bulk van de stroom te leveren.

Dan komen we aan bij de schakeling die de 1KHz blok om gaat zetten tot een vrij goede 1KHZ met een goed ruisgetal.
C2 van 1uF zorgt er voor dat er geen DC niveau op de inverterende ingang van het eerste IC wordt geinjesteerd, want het blok signaal gaat van 0 naar +5V.
Rond het eerste IC zorgen R3, R4 en C6 voor het integreren van het blok signaal, dit resulteerd aan de uitgang van van de eerste opamp in een mooi driehoek signaal.
R4 is eigenlijk niet nodig voor het integreren, maar de opamp heeft wel een DC path nodig voro de inverterende ingang.
Als de weerstand R4 maar hoog genoeg is tast deze de lineairitijd van de driehoek maar weinig aan, de waarde van R4 pas ik misschien nog een beetje aan daar ik nu
Op deze positie ook een NE5532A gebruik, en deze heeft een hogere bias stroom als de Fet opamp waarmee ik eerst teste.

Er staan wat blauwe kaders in het schema met een percentage vermeld, dat is de vervorming die op dat punt aanwezig is.

Er staan nog wat extra componenten vermeld aan de ingang van de integrator, dat is R101 en de LDR R100, deze gebruik ik nu in dit project niet,
maar dat is een goede plek om met een LED een regelloop te maken om de uitgang mooi op niveau te houden.
Door dus R3 groter of kleiner te maken varieerd ook de driehoek spanning op de uitgang van de opamp, met als gevolg dat ook de sinus aan de uitgang mee varieerd.

De uitgang van de eerste opamp gaat een 3KHZ passive notch filter in, bij goed geselecteerde componenten kan je hier een demping bereiken van meer dan 50dB bij 3 KHZ.
Door de wat lage Q van dit passieve flter worden ook de 4KHz, 5KHz ook nog wat gedempt.
Ik had ook nog nagedacht om er een 5KHz passief notch filter achter te hangenen en dan een 2e orde Low Pass filter te gaan gebruiken.
Dat ben ik verder niet gaan testen, omdat ik met deze opzet zoals in dit schema al ruim voldoe aan mijn eisen en de tuning van deze filters een beetje kritiesch is voor optimale demping.

De ingangsimpedantie van het 4e orde Low Pass filter is aan de lage kant en dat zou de eigenschappen van het notchfilter te veel aantasten,
dus de tweede opamp staat als 1x buffer geschakeld.
Het 4e orde Low Pass filter is een Chebyshef met met max 0,5dB rimpel, gemaakt met de filter tool op de website van Analog Devices en
aangepast naar standaard "C" waarde zodat ik alleen 1% weerstaden hoef te gebruiken, ik kan niet anders zeggen dat de filters die ik hier mee maak tot nog toe zeer goed werken.

Tussen de verschillende onderdelen zitten condensatoren opgenomen, deze dienen om de lage frequenties zo goed mogelijk te filteren.
Lagere capaciteitswaarden, zodat het kantelpunt omhoog gaat voor betere filtering zo mooi zijn, maar dit houd ook in dat b.v. aan de ingang van het 4e orde filter de impedantie
op het knooppunt van C15 en R21 omhoog gaat en de eigenschappen van dit 4e orde filter te veel wordt aangetast.
De hier opgegeven waarde van 270nF heeft een Rc bij 1KHz van bijna 600Ω en deze staat dan in serie met R9.
Bij hogere frequenties wordt de waarde van C12 natuurlijk kleiner, maar het is wel een punt om rekening mee te houden.

Nog een puntje betreffende ruis, het 4e orde filter is door mij zo getuned dat het is opgebouwd met in verhouding "lage" weerstandswaarden om de ruis van de opamps te beperken.
Ook is voor een configuratie gekozen die gebruik maakt van de inverterende ingangen van de opamps. (Multiple Feedback en dus geen Sallen-Key)
Hierdoor is de commonmode spanning laag/nul en dit resulteerd in betere vervormings cijfers voordeze filters.

Als laatste nog een uitkoppel condensator C18 en de potmeter schakeling, hiermee heb ik een regelbereik van 0 tot 500mV RMS.
Dat ik voor 1V RMS aan de uitgang kies van de laatste opamp heeft te maken met het dynamisch bereik zodat S/N afstand hoog genoeg is.
Afhankelijk van de Master Sinus generator is ongeveer 150mV nodig via een 220K en een 270pF condensator om de Sinus generator goed te laten syncen.

Nu nog wat plaatjes...
Dit is de ingang van de schakeling wat de blauwe trace is, geel is de uitgang van de eerste opamp.
De lezer met een scherp ook ziet dat de golfvormen niet "perfect" zijn, de blok heeft ee nkleine "tilt" en de driehoek is niet helemaal lineair.
Deze afwijkingen zij te klein om hier verder aandat aan te besteden, en hier worden ze veroorzaakt door koppel condensatoren in de schakeling en de scoopingangen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Input+Integrator-output-01.png


Blauw is de ingang van het notch filter en geel is de uitgang, het is al bijna een sinus.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Notch-In+Output-01.png


Blauw is weer de ingang en dat is nu de ingang van het 4e orde Low Pass filter, en de gele trace is de uitgang van het filter.
De scoop ingangen heb ik met opset op de zelfde instellingen laten staan, zodat jullie ook het signaal verloop goed kunnen zien.

De scoop staat ook in de hoge resolutie modus, dit levert mooie plaatjes op voor documentatie,
waarom zou ik met 400MHz bandbreedte de metingen doen en rafelige signalen hier tonen...
Willen jullie dit toch zien, ga dan maar de ongelovelijk vele youtube video's bekijken waarbij er niet goed gemeten wordt.
En ja, ik test ook met hoge bandbreedte om te zien of er iet staat te genereren, ik ben niet gekke Gerretje ;-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/24dB-LP-Input+Output-01.png


Dit is de uitgang die naar de Audio precision vervormings meter gaat, de gele trace.
de groene trace is het residu van de THD Analyser, en bestaat uit harminische, wat brom en 1/f ruis.
Er is hier wel met het 400Hz filter in de THD Analyser gemeten, ander meet je te veel brom door de open opbouw op tafel.
Zonder dit filter is de gemeten waarde 0,0075% en dat is dan bijna 2e zo veel.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-Output-Dist-Analyzer-Residu-01.png


Dit is een van de testschakelingen van een 9e orde 1KHz Low Pass filter.
Tussen de twee blauwe elco's zit een low drop 5V regelaar, vertikaal de 10MHz naar 1KHz deler en met een beetje turen
zie je ook net onder het deler IC de mini smd 10MHz clock oscillator.
De kenner ziet dat ik de spoeltjes zo heb gebogen dat er niet te veel koppeling is.
Dit was bij lange na niet voldoende...
De rood/zwarte draad links, gaat naar een 9V batterij, de rode klem gaat naar de THD Analyser.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/9e-Orde-LC-1KHz.png


Door de spoelen op deze manier te koppelen (in serie) versterkte ze ook elkaars veld,
ik ging van drie spoeltjes in serie van 30mH naar 50mH en een Q van 4,52 bij 1KHZ.
Dat was al een stuk beter dan een elkel spoeltje, maar nog steeds niet goed genoeg voor een mooi filter.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/9e-Orde-LC-1KHz-02.png


Met deze spoelen ging het filteren een stuk beter, maar daar heb ik er maar twee van, wel vrij goed machnetisch afgeschermd.
Ze zijn 1H met een redelijk hoge Q factor, met als nadeel dat ik bij deze opset 5K filter impedantie had.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/7e-Orde-LC-1KHz.png


Dit is de totale testsetup van het schema hierboven, op het stukje koper zit de 10MHz oscillator en de deler.
Links op het witte breadboard het 3KHZ notch filter, dan de NE5532AC voor de integrator en de buffer.
En onder de rode klem die naar de THD Analyser gaat zit de dual opamp NE5532AN voor het 4e orde filter.
De onderdelen nog verder rechts doen niet mee met deze schakeling.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Filterfabriek-01.png


Ik heb een flinke lading van deze blauwe 1% 10nF polystyreen condensatoren, hiermee heb ik als laatste het nottchfilter geconfigureerd.
Deze komen dan i.p.v. de 3,3nF condensatoren die ik eerst gebruikte, hierdoor gaan de weerstands waarde omlaag en heb ik mindr last van biasstroom problemen.
Als ik b.v. bipolaire opamps gebruik zoals de NE5532AN en dit brengt ook de ruis een de ingang van de buffer opamp omlaag.
Dit omdat deze nu een drie maal lagere impedantie ziet aan de plus ingang.
Bij het tunen kwam ik bijna aan -60dB notch diepte, we hebben het dan wel over een bandbreedte van 1Hz of minder.
Ik heb de componenten uitgemeten maar rond de 40dB is meer dan voldoende, maar leuk om te meten wat mogelijk is.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/3KHZ-Notch-10nF.png


Voor de gene die willen vragen, kan je deze schakeling ook regelbaar maken? Nee! ( ja naturlijk, over een klein bereik )
Dit schema is mijn sync signaal generator, maar is ook losstaand bruikbaar.

Dit meetapparaatje wordt gebouwd in de dikke stalen doosjes van TEKO, mijn OCXO past er ook in omdat dit een laag profiel type is.
Je hebt bij deze precisie electronica dus ook goede afscherming nodig en dat gaat vrij goed met deze dikke stalen TEKO doosjes.
In het grote doosje licht linksboven een 10MHZ OCXO maar deze is van een ander merk dan ik ga gebruiken, maar deze is ongeveer even groot.
De 9V batterij is voor het inschatten van de grote.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Doosjes


Laters meer, zoals b.v. de eigenlijke Sinus generator, de eerste test ging goed, ik meette rond de 0,0005% vervorming (ja het goede aantal nullen :-) )
Maar wil ik de ruisvloer en vervorming nog dieper meten, dan zal ik dit met mijn geluidskaart in de meetcomputer moeten doen
en de hele schakeling uit batterijen gaan voeden.
Dit om commonmode problemen te voorkomen bij deze diepe metingen...

Voor nu even genoeg, morgen zal ik proberen de taalfouten er uit te halen, nu te gaar geworden van dit op Co te zetten.

Shoot @ IT!

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Blackdog, das een serieuze post! Ik lees hen s avonds nog eens na, heb nu te weinig tijd en maar diagonaal gelezen.

Maar ik wou reageren omdat ik je hetvolgende niet wil onthouden en er andere forumleden ook iets aan hebben:

http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/appli.../an67f.pdf pagina 62 eens kijken.
Using Super Op Amps to Push Technological Frontiers: An Ultrapure Oscillator.
Dit gaat over een opstelling van Linear Technology van een ultra pure sinus generator, met een vervorming ver onder de meetmogelijkheden van Linear Technology zelf.
Altijd mooi natuurlijk.

edit: in het artikel wordt gesproken over een vervorming van "parts per billion" dus een op 1 miljard, -180dB.

- - big bang - -
Niets is zo eerlijk verdeeld als verstand: iedereen denkt er genoeg van te bezitten
miedema

Golden Member

Ha Blackdog,
Wederom een interessante ontwerp uitdaging :-)

Interessante dingen, die LeapSecond PIC delers. Zou ik wel meer over willen horen. Programmeer je ze zelf of heb je ze in gewenst deeltal gekocht? Kun je iets zeggen over wat ze aan jitter toevoegen? (meer/minder dan standaard CMOS delers)

Ik weet niet of ik je verhaal helemaal goed begrijp... Zoals ik het lees is je AP plaatje het vervormings residue van het signaal waarmee je de wien-brug wilt locken. Na je filters heeft dat signaal nog een vervorming van 0,0075%, of de helft daarvan.

Wat is dan de toegevoegde waarde van de wienbrug oscillator er achter? Een Wienbrug maken die zelf al zo laag zit qua vervorming is op zich al een flinke uitdaging....

groet!
Gertjan.
hi Blackdog,

bij het lezen van de intro van je nieuwe project moest ik denken aan een schakeling die ik ooit gezien had in het boek Instrumentele Elektronica van Klein & Zaalberg van Zelst.
Ik heb het boek even voor je opgezocht, zie bijlages.
Als je een driehoek op de juiste waardes clipt, dan wordt de 3e harmonische volledig onderdrukt. Je hoeft geen notch te tunen, deze schakeling is frequentie onafhankelijk.

groeten,

Ite
blackdog

Honourable Member

Hi Heren,

big bang
Dank voor de link, ik ken hem al, ik heb bijna alles van LT hier (het oude werk bedoel ik dan :-)
Een aardig aantal jaren geleden ben ik dus ook hier al mee bezich geweest en heb al heel wat proefschakelingen gemaakt met een Wiendbrug en b.v. state variable filters.

Twee weken geleden ben ik begonen met weer een simpele schakeling, opamp en uitgezochte componenten en
een 24v 20mA lampje dat ik al jaren terug hiervoor had gekocht.
Binnen een paar probeersels zat ik al op zo'n 0,002% vervorming, toen de kennis die ik vroeger had opgedaan toegepast na het wisselen van een aantal opamps
om tezien of dit veel uitmaakte betreffende de vervorming.

Mijn doel is ook het niet te ingewikkeld te maken, ik zou het leuk vinden als mensen hier op CO , EEVBLOG er delen van kunnen gebruiken omdat ik zoveel mogelijk standaard onderdelen gebruikt heb.
En ja, ik vind 1% weerstanden standaard onderdelen, net als het uitzoeken van twee condensatoren die binnen 1% gelijk aan elkaar zijn.
Om het compact te houden ben ik gaan testen met dual opamps zoals naturlijk de NE5532AN de LM4562NA, AD712 (doe maar niet) TL072 (doe die ook maar niet : )
Een andere zeer goede opamp, en dat is een enkele, hij is goedkoop en nog goed te krijgen is natuurlijk de NE5534AN,
met als voordeel meer bandbreedte en je hoeft hem niet te compenseren wat iedereen standaard wel doet!
Vanaf 3x versterking is de compensatie condensator voor de NE5534AN eigenlijk nooit meer nodig, uitzonderingen daar gelaten.

Maargoed, ik wou omdat het niet te groot moest worden dual opamps gebruiken.
Je zal minstens twee stappen moeten ondernemen om de vervormingswaarden nog lager te krijgen dan de 0,004% van mijn eerste testen.
De eerste stap is er voor zorgen dat de opamp de belasting niet ziet van het lampje en de tegenkoppel weerstand.
Ik heb dus de tweede opamp in het huisje als buffer geschakeld die binnen de loop zit, de eerste opamp ziet nu helemaal geen belasting meer (alleen de +ingang van de tweede opamp)
Hierdoor verkrijgt de eerste opamp zijn maximale performance, dit kan nog iets beter opgelost worden door de buffer opamp 2x te laten versterken.
Hierdoor word de openloop gain van het geheel nog 2x hoger met als resultaat een nog lagere vervorming.
Normaal kan je die truc niet zomaar uithalen, maar daar de Wienbrug iets meer dan 3x verzwakt moet de eerste opamp toch nog een beetje versterken zodat deze stabiel blijft.
Dat is dus de truc om met een dubbel opamp een vervorming te halen die na het geheel een beetje af te schermen rond de 0,0005% zakte.
Dit met een korreltje zout nemen daar 0,0004% de vloer is bij bepaalde frequenties en bepaad niveau van het aangeboden signaal van mijn Audio Precision meetset.

Dan komen we nu bij de tweede manier aan om de vervorming lager te maken, en dat is om er voor te zorgen dat je geen commonmode probleem hebt.
Het signaal op de +ingang van de opamp is 3V TT rond de "0" en dat kan met een andere schakeling opbouw beter. "0" worden.
Je zal dan wel weer een extra buffer moeten opnemen zodat het lampje goed aangestuurd kan worden, daar je de twee opamps al nodig hebt voor de schakeling opbouw en er dus geen een over is voor de buffer.

Dus dan word de schakeling opbouw twee opamps die beide hun +ingang aan de "0" hebben hangen en het Wien netwerk en de gain setting tussen de -ingange en de uitgangen
van de opamps hangen, met deze virtuale ground opbouw heb je dan geen commonmode vervorming meer.

Komen we nu bij 575 aan :-)
Bij veel lage vervorming wienbrug schakelingen zie je in verhouding complexe schakelingen om het niveau te regelen,
zoals wat van de lage vervorming ontwerpen van Jim Williams, gelijkrichting meerdere filtervormen achter elkaar en ook nog eens een trimdeel die je per
schakeling zal moeten uitmeten, dit omdat het trim bereik expres heel klein is gehouden om dus de vervorming heel laag te houden.

Dan het lampje, een drama is het, ik heb nog steeds een Heatkit generator hier in de box staan die drie lampjes gebruikte.
Vijf seconde wachten tot hij stabiel was, dat is bij mijn basis schakeling niet anders *grin*
Maar nu komt het mooie, trim je 1KHz oscillator mooi op frequentie, zeg binnen een paar Hz en voeg dan je 1KHz sync injectie signaal toe, BAM hij staatin 1x precies frequentie
en het bounchen van het uitgangs signaal is ook direct weg! je moet het zien om te geloven, ik zal deze week een filmpje maken om het te laten zien.

Je kan nu een LDR en een serie weerstand gebruiken over de gain setweerstand die samen met het lampje de versteking regeld om het uitgangs signaal
te vergelijken met zeg een DC referentie als je de uitgang gelijkgericht hebt, is eigenlijk niet veel anders dan de andere schakelingen alleen is de lampschakeling al inherent stabiel van zichzelf.
Dit wordt ongeveer de opset, en later zal ik jullie mijn schema zien, ik moet nog wat testen doen met verschillende schakeling opsetjes.

Komen we nu aan bij Gertjan :-)
De LeapSecond delers programmeer ik zelf, zeg maar welke twee je wilt, dan doe ik ze morgen op de bus voor je!

En dan het tweede waar je misschien aan denkt...
Ik ben naturulijk al lekker op weg met de schakeling die ik hier heb laten zien.
Om beneden de 0,001% vervorming te komen heb ik alleen nog wat extra filtering nodig.
Als ik het zelfde 4e orde nog een keer gebruik heb ik bij 2KHz rond de 30dB extra demping en bij 3KHz is dat rond de 46dB.
Nu reken ik mijzelf niet graag rijk, ook die filters zullen vervormen en hoeveel dat is weet ik niet precies, daarvoor moet mijn meetcomputer aan en zal ik alles uit batterijen moeten gaan voeden ter voorkoming van commonmode problemen zoals ik al eerder aangaf.

Als ik nu een 900Hz High Pass filter maak en daar achter dus nog zo'n 4e orde 1KHZ Lowpass,
dan zou ik de meeste prut (ruisvloer van het digitale deel) kwijt kunnen zijn.
Altijd leuk om ens te testen :-)

Waarom nu een extra Sinus generator met een lampje, deze is op zich zeer ruisarm als je de componenten goed kiest, en deze "extra" sinus generator is ook een bandpass filter!
De richting waar ik naar toe wil zit dan aan de paar PPM wat vervorming betreft,
dus je kan de ruis en allerlij andere zaken gewoon niet negeren zoals b.v. type componenten, dissipatie van je componenten (10V bereik) de opbouw, afscherming enz, enz.
Oja, het is niet de bedoeling het summum aan sinus op te wekken, dat zit op het ogenblik tussen de -140 en -160dB, ver voorbij wat ik hier wil maken.

Doel is een 1KHz referentie die goed op frequentie staat zodat je ook een 6,5 digit meter op zijn frequentie stand kan testen en het 1V en 10V AC bereik.
Later als ik nog niet genoeg van heb, kan ik altijd ook nog een 10KHz stand toevoegen, maar dat heb ik voor nu maar even terzijde gelegt om de ontwerptijd te beperken.

Nu te gaar, ik hoop dat jullie mijn taalfouten en kromme zinnen zullen vergeven, te lang door gegaan na een lange dag :-)

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Hi blackdog,

Was er zelf niet zo snel opgekomen om de 3 harmonische weg te notchen. De hellingshoek van je low pass filter is niet hoog genoeg om die harmonische genoeg te onderdrukken neem ik aan? Hoe breed is je notch tegenover de diepte? Heb je toevallig ook fft/frf van de filters (met fase is natuurlijk nog mooier). Interessante manier om een sinus te genereren vind ik het wel.
blackdog

Honourable Member

Hi Titatommek,

De opbouw van de schakeling is een mix van uitzoeken (niveau harmonische van een blok en driehoek golfvormen)
mogelijkheden filtering met een dual opamp Chebyschef filters, minimaal aantal onderdelen en trial and error. :-)

575 liet ook nog een handigheidje zien, door het driehoek signaal een beetje te clippen,
zodat je ook een flink deel van je derde harmonische kwijt raakt.
Lijkt mij leuk om daar eens mee te experimenteren.

Het klopt dat het 4e orde filter is niet stijl genoeg was, zonder het 3KHz notch filter toe te passen.
Ik wou voor deze "sync sinus" minder dan 0,05% vervorming hebben, anders gaat het vervormings percentage van de Wienbrug te veel omhoog.
Het ontbreekt mij een beetje aan tijd, anders hat ik allang een 8e orde Opamp filter gemaakt rond 1KHZ en een 900Hz lowpass om de lage frequenties kwijt te raken.
Alleen al om te zien of dat eigenlijk wel werkt.
Filtertool link Analog devices: http://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/

Dit is een 8e orde filter gemaakt met de Analog tool: http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHZ-8e-Orde-LP.zip

De notch die je kan bereiken hangt af van je component nauwkeurigheid en/of je trimming hiervan.
Maximaal kwam ik aan bijna -60dB, wat verder niet zo intressant is als je 2e, 4e, en 5e harmonische op een hoger niveau zijn.

Als ik mijn meetcomputer heb voorbereid, zal ik wat FFT plaatjes laten zien.
He, wacht, ik kan snel wat plaatjes maken met mijn 12 bit PicoScoop.
Als mijn BTW administratie klaar is vandaag doe ik dat nog even voor jullie. :-)

Groet,
Blackdog
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Honourable Member

Hi,

Vandaag een klein beetje tijd gehad en heb toen het schema getekend van de Wienbrug waarmee ik wil testen.

De oudste documentatie die ik heb kunnen vinden over deze opset is een artikel van John Linsley Hood betreffende een artikel uit Wireless World mei 1981.
Dit is het betreffende artikel.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-Bridge-JLH.pdf


Hieronder het schema dat ik vandaag heb getekend zal mijn eerste test setup zijn om de vervorming beneden de 0,001 te krijgen zonder extra filtering.
Er komt nog een extra LP achter, maar ik wil de basis zo goed mogelijk hebben.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/JLH-NoisAmp-V1-01.png

Nog even dit, ik ben niet bezig de beste sinus oscillator te maken die mogelijk is.
Het hele meetinstrument wil ik benden de 0,001% hebben wat vervorming betreft en als het 0,0005% is vind ik het mooi :-)
Verder zo veel mogelijk met de NE5543AN en/of NE5532AN types opgebouwd.

Het bovenstaande schema heeft dus geen last van commonmode en ik heb bijde opamps een buffer gegeven voor de beste performance,
dit zoals ik al eerder heb uitgelegt.

Verder is het schema zo getekend dat pin-2 van IC1 de componenten krijgt die een zo klein mogelijke capacitieve belasting veroorzaakt.
Ik heb nog geen idee of het geheel HF stabiel is, te testen zullen dit moeten uitwijzen, ik heb deze condensatoren voor nu er even niet ingetekend.

De trimpot R5 is om de oscillator zo goed mogelijk te tunen op 1KHZ zodat ik ook zo min mogelijk "sync" signaal nodig heb.
De waarde van R5 kan og kleiner worden als ik weet hoeveel shift deze schakeling geeft van de berekende frequentie.

Verder heb ik ondanks dat ik mooie 10nF condensatoren hier heb liggen ook bij FARNELL twee typen gekocht van 10nF.
Alleen de mooiste zal ik hier laten zien en dat is de VISHAY/Roederstein MKP type 1839.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/VISHAY-MKP1839.pdf

Ik ga de mooie 10nF die ik hier heb liggen vergelijken met de MKP Roederstein modellen om te zien of er verschillen zijn.
De Roederstein meten zeer goed op mijn RCL bruggen, de "D" is bij mij niet meetbaar op 1, 10 en 100KHz.
Zodat als ze goed werken, er dus goede condensatoren te koop zijn.

Laters...

Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Hoi Bram,

Kijk eens naar Roman Black's 1kHz oplossing.
Wel helemaal tot het einde doorlezen, aangezien er een
verbetering was w.b.t 2de harmonische.

https://www.romanblack.com/onesec/Sine1kHz.htm

Groet
Guus@Sint-Michielsgestel
blackdog

Honourable Member

Hi Heer Waters, :-)


Kijk eens naar het onderstaande linkje, die sinus PIC heb ik 6 jaar geleden al gebruikt :-)

http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1Khz-Wien-Filter-05.png

Maar dank in ieder geval voor de tip!

Groet,
BRam
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ha blackdog,

Nieuw project met leuke zaken :) je geeft zelf al aan dat je gebruik maakt van componenten die op voorraad waren.
Ik denk dan ook dat in zo'n geval een opmerking op zijn plaats is voor de bouwers die er ontwerp onderdelen uit willen gebruiken.
In het algemeen als je een sinus aan de uitgang als golfvorm wil gebruiken ga dan niet van een blokgolf uit het scheelt een hoop ellende aan filtering de eerste 40dB krijg je cadeau.

Als je dan alsnog moet filteren op een vaste frequentie gebruik een bandfilter.
Het mooiste is een L,C filter twee of meer parallel kringen top koppelen door de condensator welke parallel aan de spoel staat te verdelen kan je met de impedantie spelen.

Terug naar het idee van @blackdog ik begrijp dat het de bedoeling is om een R,C oscillator aan de gefilterde 1 kHz te synchroniseren.
Ik verwacht om een betere frequentie stabiliteit te bereiken en dus een lagere zijbandruis welke vertaalt kan worden in jitter.
Nu is het gekozen principe van oscillator injectie lock goed bruikbaar.
Je beinvloed de fase van je feedback loop over een regelbereik van 90° daar buiten doet het niets meer je zult ook zien dat dicht op je signaal de ruis verminderd maar buiten de 90° gebeurt er niets meer sterker er ontstaan zijbanden en spurs.

In het geval van @blackdog kan je met de 1 kHz blokgolf volstaan dus de hele filter trein kan vervallen.
Het enige wat telt is dat de frequentie waar het om gaat aanwezig is en er een goede flank is waar uiteraard geen jitter op zit.

Heb je al een idee voor de amplitude regeling?

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Hi,


Mijn uitgangspunt was een al goede Sinus generator locken aan een mooie OCXO die ik heb liggen, maar dat kan ook met b.v. je LAB referentie op 10MHz.

Het schema dat ik al heb laten zien maakt dus een Sinus van een 1KHz blokgolf met een lage vervorming en in verhouding ook lage ruis als je de componenten goed kiest.

Dat sync signaal moet ook al goed zijn, daar mag niet te veel ruis en vervorming op zitten want je mengt uiteindelijk het sync signaal op de -ingang van de Master Sinus generator,
als er dus prut op het signaal zit dan komt dit er ook weer uit aan de uitgang van je Master Sinus generator.
Mijn eerste testen gaven aan dat als de Master Sinus generator goed op frequentie is getrimt (zeg binnen 1Hz) dan heb je maar weinig sync signaal nodig om een goede "lock" te krijgen.

Bij 0,05% vervorming van het sync signaal, gaat de vervorming van de Master Sinus generator van 0,001% naar 0,0015% vervorming.
De sync generator die ik nu heb, geeft nu al 10x minder vervorming en is zo al voor meerdere toepassingen geschikt :-)

De filtering (Met spoelen LP, BP enz) waar Henk het over heeft heb ik geprobeerd, dat was een van de eerste onderdelen waarmee ik ging testen.
Ik had al aangegeven dat dat een beetje een drama was, omdat alles wat enigzins betaalbaar is wat spoelen betreft, te slecht is op de frequenties waarop gewerkt moest worden (1KHZ, 3KHZ en 5KHz).
Alleen met mijn grote 1H afgeschermde potkernen kreeg ik redelijke resultaten,
die oplossing heb ik dus afgeschoten, en ben toen overgegaan tot passieve en opamp filters.

Dit meetinstrumentje is om zeg multimeters te testen op het AC bereik en dat je ook de frequentie meetbereik er mee kan testen.
De standaard kleine 10MHZ generatoren die betaalbaar zijn en waar ik er een paar van heb gekocht, hebben een nauwkeurigheid tussen de 25 en 50PPM
en dat is niet voldoende om mijn 6,5 Digit multimeters te controleren.

Phase ruis metingen? dit meetinstrumentje is daar niet voor bedoeld :-)

Het gaat om meters te checken op het AC meetbereik, net als een 10V DC referentie met als extra eigenschap je een extreem stabiele en schone sinus te
leveren die je zou kunnen gebruiken voor b.v. vervormings metingen.
Verder denk ik dat delen van het schema ook voor andere toepassingen geschikt kunnen zijn.

Henk, wat de regeloop betreft, daar denk ik dat ik eerst op mijn oude uitzoekwerk terug val van ruim 6 jaar geleden.
Een 5V referentie IC, een RMS converter IC van Analog Devices of Lineair Technologie, of anders met twee opamps een dubbelfasige gelijkrichter maken
en de uitgang in een derde opamp vergelijken t.o.v de 5V die uit de spanningsreverentie komt.
De DC spanning die uit de laatste opamp komt, stuurd dan een lineaire opto aan die ergens in het circuit de AC spanning over een klein gebied kan bijregelen.

De Master Sinus generator is al inherrent amplitude stabiel door gebruik van het lampje.
Je moet het echt zien hoe de 5 Seconde regeltijd die je met zo'n lampje hebt naar minder dan 0,5 seconde zakt als je het sync signaal toevoerd, magies! :-)

Nu te gaar, net gesport, heb er weer 13Km lopen op zitten :-)

Morgen meetresultaten zodat er weer wat plaatjes te zien zijn.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Hoi Bram,

Even voor de liefhebbers

An ultra low-distortion oscillator with THD below -140 dB, see attachment

LT1028/LT1055/LT1004 Super Low Distortion Variable Sine Wave Oscillator

Kun je met varicaps de frequentie bijregelen, plus PLL ?

Groet Guus ( Waters )
Guus@Sint-Michielsgestel
blackdog

Honourable Member

Hi Guus,

Ook deze had ik al gezien, ik heb regelmatig de laatste 6 a 8 jaar naar variaties van de Wienbrug generatoren gezocht.
Maar dankje voor de link, gezien dat de opbouw eigenlijk gelijk is aan wat ik laat zien, alleen gebruik ik wat extra buffering.
De gelijkrichting/regelloop is niet veel anders dan Jim Williams/JLH al gedaan heeft, niets orgineels in mijn ogen. :-)

Wat betreft varicaps om de frequentie te tunen lijkt mij niet wijs, deze zijn nu niet direct lineair of lastig lineair te maken.
Ik heb bij de eerste opset heb ik wel gedacht aan een PLL, dat kan b.v. een LDR unit zijn met en netwerkje daar omheen zodat
het regelbereik maar zeg 10Hz of minder is bij 1000Hz, zodat ook de LDR lineairiteit zo mijn mogelijk meespeeld.

Als je goede componenten gebruikt zoals ik al eerder aangaf, en dan bedoel ik Polystyreen of anders MKP condensatoren.
De weerstanden bij voorkeur 0,1% en 10 a 15PPM, deze weerstanden ook niet te klein van vermogen nemen. (0,125 en 0,25 Watt is niet zo wijs)
Dit dus als je beter als -120dB als vervorming wilt hebben.


Maar nu eerst wat plaatjes van metingen die ik vanochtend heb gedaan, ze zijn aanklikbaar voor de grote versie.
De metingen zijn gedaan met een Picoscoop en dat is een 12Bit model, maar niet goed genoeg om de vervorming nauwkeurig te meten van de Blok naar sinus omzetter.

De eerste metingen laten de golfvormen zien van de blok naar de 1KHz sinus uitgang van de tweede opamp die in het 4e orde LP zit.

Eerste plaatje, de blok die wordt angeboden aan de ingang van de schakeling, hou rekening met de tilt die veroorzaakt wordt door een koppelcondensator en de AC koppeling van de Scoop.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-Blok-Input-01-Klein.png


De driehoek die uit de integrator komt, als je goed kijkt zie je een heel klein beetje vervorming op de flanken.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Blok-Integrator-Uit-01-Klein.png


Dit laat de werking van het 3e harmonische notch filter.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-3e-Notch-Uit-01-Klein.png


Het eerste deel van het 4e orde low pass filter, oja.. als deze "Scoop" plaatjes zijn allemaal genomen met +-5V volle schaal.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-1e-Opamp-Uit-01-Klein.png


Dit is de uitgang van de schakeling, het signaal ziet er schoon uit, moet ook wel, de Audio precision meetset geeft namelijk rond de 0,005% aan.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-2e-Opamp-Uit-01-Klein.png


En dan nu de FFT plaatjes waar om gevraagd was :-)
Ik doe het in de zelfde volgorde en heb geprobeerd de metingen zo netjes mogelijk weer te geven en zo weinig mogelijk veranderingen in de settings aan te brengen.
De plaatjes zijn ook nu weer aanklikbaar.

De harmonische inhoud van het ingangs signaal, de cijfers onderop geven de frequentie aan, 5,0 is dus 5Khz en ik heb de schaal lineair gehouden op dat dit bij deze metingen duidelijker is.
Onder de FFT staan twee regels met FFT metingen, de harmonische vervorming en de spanning van de eerst piek.
De vervorming wordt aangegeven als 42,2% en dit zou rond de 45% moeten zijn, maar dat kan bij deze meting met de bandbreedte te maken hebben(10KHz)
En voor wie deze metingen geen gesnede koek zijn, kijk bij de even getallen, dus 2Khz, 4KHz, 6Khz enz, daar zit geen signaal zoals het hoort en ook in de leerboeken wordt verteld.
Een mooi bloksignaal heeft geen even harmonischen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-Blok-Input-02-Klein.png


Dit is de uitgang van de Integrator, er is nu veel minder "gras" zichtbaar, ook hier geen even harmonische zichtbaar.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Blok-Integrator-Uit-02-Klein.png


Kijk nu naar de 3e en de 5e harmonische, deze zijn nu een flink stuk de kop ingedrukt, de 5e harmonische dus ook een beetje en dit is doordat de Q van het filter natuurlijk niet hoog is.
En dat is een welkome extra demping. :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-3e-Notch-Uit-02-Klein.png


Dit is de FFT van de eerste opamp in het 4e orde low pass filter, dat de 5e harmonische nu steker is komt natuurlijk omdat deze frequentie geen extra filtering heeft gehad en er nu pas ongeveer 2e orde gefilterd is.
Nu is het aantal bins verhoogt naar 131072 dit om de ruisvloer te verlagen, en het was mogelijk de schaal naar 2V te brengen voor een beter dynamisch bereik.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-1e-Opamp-Uit-02-Klein.png


Dit is de meting van de uitgang van de schakeling, nu zijn de harmonische goed te zien nu nog meer meetbins, maar wat zichtbaar is, daar is geen zekerheid over...
Dit kan ook voor een deel de vervorming zijn van de ingangsversterkers van de Picoscoop en de ADC vervorming in deze scoop.
Ik zou vergelijkende metingen moeten doen door b.v. een erg schoon signaal aan te bieden met het zelde niveau als op deze plaatje, misschien morgen tijd voor.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-2e-Opamp-Uit-02-Klein.png


Dit laatste plaatje heb ik gemaakt met de maximale filtering en zeer veel Bins, één meting duurde bijna 27 seconde en dit is een middeling van 20 metingen.
Wat er boven de 5 KHz zichtbaar is, kan ook het gevolg zijn van de slechte opbouw en dat instraald op de uitgang en mijn meetkabel.
Verder niet zo van belang, de metingen die je hier ziet is zoiets als een 8,5 digit DVM waarmee je een echte 10V Referentie meet, maar de referentie die in deze meter zit is een TL431,
dus je hebt wel de resolutie maar geen nauwkeurigheid :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/1KHz-2e-Opamp-Uit-03-Klein.png

Ik hoop dat het voldoende plaatjes zijn om mijn schakelingopbouw/keuzes wat duidelijker te maken.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Hey Bram

Interessant project! Morgen eens dieper in de details duiken van de posts.
Welk venster heb je gebruikt op de fft?

Groeten

Kris
blackdog

Honourable Member

Hi Kridri,

Dat staat rechtsbovenaan bij de FFT plaatjes: Blackman :-)

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ha blackdog,

Duidelijke plaatjes :) ik kan de picoscope niet maar lijkt me niet verkeerd.
De filters werken in ieder geval goed je laatste plaatje dat is het signaal wat de Wien-oscillator gaat synchroniseren.

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Hi blackdog,
Dank u voor de plotjes in het frequentie domein. Die notch werkt wel netjes. Zelf ben ik meer een hanning liefhebber. Echter kan je hier denk ik zelfs uit met geen window aangezien je een x aantal periodes wel in een rechthoekig window aka scoop scherm kan krijgen. (ja dat is ook een window ;))
blackdog

Honourable Member

Hi,


Net voor elkaar gekregen een eningzins nette meting te doen aan het voorbeeld schema van de dual opamp Master Sinus generator.
Deze meting is uitgevoerd met 2x een LM4562AN wat een opgevoerde NE5532AN is.

De gebruikte software is een pakket van Virtins Technology waar ik een licentie van "Multi-Intruments Pro 3.5" van heb aangeschaft.
De geluidskaart is de beroemde M-Audio Delta ASIO die staat ingesteld op 24Bit en ik gebruik 8KHz of 16KHz als sample frequentie.

Maar eerst even laten zien wat de ruisvloer is en of de kaart zelf THD heeft die van betekenis is.
De plaatjes zijn weer klikbaar, 16Khz Sample frequentie, en de kenner ziet het beetje inzakken van de ruisvloer bij 8Khz.
De ruisvloer ligt over een groot deel onder de -140dB en je kan nog net de 1/F ruis zien helemaal links bij de "0" op de X as.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/M-Data-Noise-Floor-Klein.png

Nu wat plaatjes van een 1KHz Signaal die uit mijn Audio Precision "Portable One Plus" komt, dit is bij "0dBV" voor de niet kenners, dit is 1V RMS.
Voor een lage vervorming 1KHz signaal hoef ik geen Wiendbrug te bouwen :-) ik klaag niet met een vervormings percentage van 0,0001%!
De cussor staat op de 50Hz netfrequentie en verder is er alleen 3 en de 5e harmonische te zien.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/AP-Generator-1KHz-0dBV-01-Klein.png


Dit is bij een generator uitgangsspanning van +6dBV wat 2V RMS is, de vervorming wordt meer, maar is dit de Audio Precision of de geluidskaart,
ik weet het echt niet zonder verder onderzoek.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/AP-Generator-1KHz-6dBV-01-Klein.png


Dit is een meting vlak onder het niveau dat de geluidskaart clipt, wat tijdens deze meting +10dBV is (3,17V RMS), nog steeds heel mooi,
maar ook bij deze meting weet ik niet waar de vervorming in optreed.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/AP-Generator-1KHz-10dBV-01-Klein.png

Dan nu een meting aan de Master Sinus generator.
Het uitgangs niveau is 2,016V bij iets meer dan 1KHz omdat ik geen trim circuit tijdens de metinge gebruikte. (1,035653KHz)
De schakeling is ook niet gesynct.

Wat goed zichtbaar is, is het "gras" en dat is de prut van al mijn apparatuur op/rond mijn werkbank wordt opgewekt en dit is asymetrysch gemeten.
Dus mijn geluidskaart is net als mijn Audio Precision meetset volledig symetrisch, maar als je hem a-symetrisch aansluit, heb je nog geen goede commonmode onderdrukking.
Aan de hier zichtbare stoorsignalen is bij open opbouw moeilijk aan te ontkomen, voor verdere metingen zal ik een proefschakeling moeten bouwen in een van die dikke stalen kastjes van Teko die ik al heb laten zien.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/LM4562-Master-Sinus-01-Klein.png


En dit is het laatste plaatje nu heb ik de symetrische ingangen van de geluidskaart over de twee opamp uitgangen gezet, deze zijn in deze schakeling uit fase met het zelfde signaal.
Dat resulteerd natuurlijk wel in meer output en de geluidskaart klipte dan, ik heb de feedback weerstand een beetje aangepast zodat het signaal dat de geluidskaart
binnen kreeg net onder het klippen uitkwam en het niveau is +10dBV.
De vervorming die dan zichtbaar is blijft op 0,0004% steken.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/LM4562-Master-Sinus-10dBV-Sym-01-Klein.png

Shoot @ It!
Mooi, nu is het tijd voor wat beweging!

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Honourable Member

Hi,


De schakeling is ondanks zijn mooie meetwaarden toch niet zo stabiel als ik wou.
Een meetkabel aansluiten zonder een serie weerstand maakt het geheel instabiel. (wat trouwens vaak voorkomt)
Een kleine serie weerstand helpt hier meestal bij, maar ik moest deze weerstand een stuk hoger maken in waarde om het stabiel te houden.
Door 4 opamps in één loop te hebben hou je weinig fase marge over als de uitgang ook nog een capacitieve belasting belasting ziet zelfs met een gain van 3x.
Nu kan ik zoals ik al eerder aangaf met wat gaan spelen met extra compensatie condensatoren en weerstanden, maar de oplossing van het nieuwe schema trekt mij toch meer aan.

Dus, laten we twee stappen doen, het geheel in een Teko doosje bouwen om de storing de kop in te drukken
en i.p.v. de twee extra opamps, twee snelle 1x buffers te gebruiken die ik hier nog heb liggen.
Deze buffers geven door hun snelheid veel minder extra faseverschuiving dan de extra opamps.
Het hoeven niet de LH0002 buffers te zijn, er mogen hier ook andere snelle moderne buffers gebruikt worden.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-02.png

Dit is het Teko bakje waar ik vanavond het printje in gemonteerd heb, nu kan ik de onderdelen op de print gaan monteren en hoop snel te kunnen testen zonder storing :-)
De twee doorvoer condensatoren zijn voor de voedingspanningen, en de rest gaat op een 9 polige Sub-D connector.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-01.png


Genoeg voor vandaag!

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ha blackdog,

Mooie metingen is altijd wel duidelijk bij het plaatje waar je aangeef dat het vast loop dat is goed te zien aan de ruis onder je signaal dat wordt dan zo,n plateau.
Dat is de manier van meten bij een analoge analyzer zie je dan allemaal paaltjes rond het signaal.
Wat bedoel je met de stabiliteit van je Wien-oscillator die is niet stabiel dat klopt.
Er komt over het algemeen een lineaire sinus uit maar de ruis en dus de drift is slecht binnen marges gesproken.
Maar dat is de reden dat je injection locking toepast om de Wien-oscillator te dwingen je injectie signaal te volgen het enige wat je aan de uitgang terug ziet van je Wien-oscillator is de fase de rest is geheel je geïnjecteerde signaal frequentie, amplitude.
Heb je wel wat gegevens van je kerstverrichting ;)

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Hi Henk, :-)

Dat was een goede vraag betreffende het lampje!
Ik was al een tijd in de veronderstelling dat ik een 24V type gebruikte (in vele andere probeersels wat langer terug, heb ik met 24V en 30V lampjes gewerkt)
Even F5 in de browser doen, het schema is aangepast.

Dus voor nu heb ik het schema aangepast en zal later ook de andere schema's de waarde van het lampje aanpassen.
Dit is de link naar de datasheet van het type lampje dat ik gebruik: http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Lampje-48V-25mA.pdf
Ze zijn te koop bij Farnell ordercode: 1139365
De pdf is van een ander merk lampje maar het is wel het type dat ik nu gebruik "790".

Dit zijn twee plaatjes van de lampjes
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Lampje-48V-25mA-01.png


http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Lampje-48V-25mA-02.png


Het schema is dus ook een beetje aangepast, ik ga beide opamp uitgangen naar buiten bregen en dat ga ik niet doen met BNC connectoren.
Als het goed is , kan ik een 9-polige SUB-D connector in de zijkant van het kastje monteren
en dan misschien alsnog de voeding via doorvoercondensatoren naar binnen brengen, daar denk ik nog even over na.

Bij de ontkoppeling onder het schema kan je nu ook 2x een 1uF condensator zien, die komen in het IC voetje van de LH0002 IC's, dit zoals ik dat wel vaker heb laten zien.

Mooi, nu weer aan het werk.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ha blackdog,

Ik heb gezocht naar meer data van het lampje maar als je daar iets meer van wil weten dan wordt het meten :D
Het lampje wat ik vroeger gebruikte is er denk ik al lang niet meer ik heb nog een paar originele van general electric alleen vinden is nog even een puntje.

Als je de injection lock goed toepast is het lampje niet meer nodig je injectie signaal zorgt voor de amplitude stabilisatie.
Ik weet trouwens helemaal niet of het wel werkt met een lead/lag oscillator :+ ik moet me daarin verdiepen.
Voor mijn lasers en boven de 40 GHz gebruik ik injection lock daar kan ik niet anders maar verder?

Wat ik nog vergeten was als je wilt kijken of vervorming uit je DUT of je meet apparaat komt neem een 3dB verzwakker aan de ingang van je tester als het stoorproduct lineair met het signaal zakt komt de vervorming niet uit je meetapparaat.

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Hi Henk,


De truc met het verlagen van de input naar de analyzer ken ik, dat is de bekende 3e orde truc bij HF signalen,
Om te zien of het je analyzer of je DUT is.

De preciese gegevens van het type lampje is mij ook niet bekent, het is door mij door tial en error methode uitgezocht.
Ik ben vroegerovergestapt op 24, 30 en 48V lampjes i.v.m. de hogere weerstand, endaardoor minder belasting voor de opamps.

De weerstand van het lampje in werking is simpel te bepalen, de uitgangsspanning is tussen de 2 en 3V en de tegenkoppel weerstand is rond de 820Ω

Ik denk dat ik aan de lage kant van de karakteristiek zit, dit i.v.m. de redelijk lange bounch tijd.
Als ik de schakeling in het metalen doosje hebt gebouwd, dan ga ik meer metingen doen,
gisteren al bezich geweest met het uitzoeken hoe ik de onderdelen goed op het printje kan monteren,
en dan bedoel ik natuurlijk de posietie en niet of ik Velpon, plakband of klodders zoldeer ga gebruiken :-)

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Honourable Member

Hi,

Vandaag heb ik nog wat werk gedaan aan de opbouw van de Master Wienbridge omdat de Reisreferentie oven staat te testen en ik daar even niet aan kan werken.
Ik heb verschillende dingen gedaan aan de Wienbridge schakeling, het eerste laat ik even de laatste versie van het schema zien.
Er zijn weer wat onderdelen bij gekomen welke grotendeels ontkoppeling zijn en generatie stoppers.

http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-03.png


Dit is de aansluiting geworden, een 9-polige SUB-d connector voor de voeding en de signalen.
De onderste rij contacten is massa geworden, dat is op de andere plaatjes te zien.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-17.png


Hier is te zien welk type doosje ik gebruikt heb, en even opletten, de tandring zit onder het draadbusje en niet onder het moertje.
Denk er maar eens over na, zo velen doen dit verkeert, denk maar eens na, waar de krachten op komen als je de connector die
de er op monteerd, je hebt heb lekker goed vast gezet, en je wilt de schroefjes weer los draaien als het tandringetje nu onder het moertje
zit aan de andere zijde, dan blijft die mooi zitten, maar het draadbusje draai je zo uit het moetje :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-11.png


Test of de connector past in het gat.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-12.png


Er zijn twee soldeerlipjes gemonteerd die de vier onderste contacten met het kastje doorverbinden.
De negatieve voedingsdraad, de blauwe en de positieve, de rode draad zijn gemonteerd samen met twee blauwe ontkoppel condensatoren.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-15.png


Nu zitten alle draden gemonteerd, de kleuren staan in het laatste schema en dan kan ik nu aan de print beginnen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-16.png


Linksonder is het printje waarop de Wienbrug gebouwd gaat worden, de is iets kleiner gemaakt zodat hij soepel in het kastje gaat.
Het printje komt op de kleine afstandbusjes te liggen die je op het dekseltje ziet liggen.
Rechtsboven is het stukje print waarop ik heb geprobeert een goede opstelling te vinden en dat het past in het kastje.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-13.png


Ik heb geprobeerd een zo goed mogelijke opbouw te kiezen, de onderdelen in het rode kader is de -ingang .
Net rechts van de rode kaders zijn de 15K weerstanden te zien alles aan deze ingang is dus zo kort mogelijk aangesloten.
Let ook op de blauwe condensatoren deze hebben een streepje, dat geeft de buitenzijde van de condensator aan.
Deze zijde komt dan ook aan de opamp uitgangen (lage impedantie) om het oppikken van storing zo klein mogelijk te houden.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-14.png

Er is op het plaatje maar één gele ontkoppel condensator in het linker IC voetje te zien, maar in de andere twee voetjes komt ook zo'n condensator.
Linksboven wordt is de trimpotmeter om de Wienbrug op 1000,00Hz af te regelen zonder sync signaal.

De trimpotmeter rechtonder steld de uitgangs amplitude in, links er naast de weerstand die er mee in serie staat.
Ik weet nog niet wat het niveau precies wordt voor deze schakeling vandaar de mogelijkhied deze weerstand makelijk aan te passen.

Nog niet alle onderdelen zitten op dit printje, wat verder niet nodig is omdat dit het testprintje is, het lampje komt onder het 8 pens IC voetje.
Verder komen er nog twee 47Ω uitkoppel weerstanden bij voor het 1KHz signaal.

Op de foto staan ook twee kleinere 100uF ontkoppel condensatoren, deze worden nu zoals op het laatste schema 470uF zeer lage ESR condensatoren,
Deze meten <0,01Ω bij 1KHZ en D is 0,055, het merk is als het goed is Kemet en kan de gegevens nu even niet vinden.

Morgen meer :-)

Groet,
Blackdog
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"