10MHz rubidium frequentiestandaard

Op 1 december 2023 18:24:59 schreef electron920:
Ik had gisteren gevraagd of het mogelijk is om te meten zoals je uiteindelijk het signaal gaat gebruiken.
Dus soldeer een stukje kabel met een plug aan je DUT met een probe meten hoogohmig is niet fijn.....
Als je een goede verbinding heb dan pas kan je verder wel de scope afsluiten de S/T kan laagohmig belast worden dus,
een 50 Ω afsluitweetstand kan T-stuk of zo iets.

De vraag heb ik gezien, maar ik heb op dit moment even niets beters. Ga mijn best doen.

Kan je laten zie hoe je de ontkoppeling rond het IC heb gedaan ?

Hier een plaatje van het sporenplan en in roze het +5V spoor. Blauw is topzijde koper en groen is soldeerzijde koper. Massa is het donkerblauwe vlak (topzijde). IC2 is de 7805.

Op 1 december 2023 18:32:44 schreef ohm pi:
[...]Er lopen geen amperes, maar wel een paar milliampere. In rust loopt er slechts een paar nanoampere. Zie datasheet. Je moet niet vergeten dat de omschakeltijd kort is. Slechts enkele nanosecondes.[...]Een modern scoopbeeld kan ik niet lezen, maar als de piek-piekspanning 308mV is, dan vind ik dat heel mooi.

Die leest net als een analoog plaatje. Maar voordeel is wel dat je eenvoudig iets kan laten zien in een forumpost.
Grappig, ik vond een paar honderd millivolt best veel.
Maar misschien jaag ik iets na dat er niet is.
Ik vind de 10MHz analoog verstoring niet fijn, al is het voorbehoud dat er met een probe gemeten is...
Vandaar mijn gedachte om er een 7805 bij te plakken.

Oké, ik meet dus met een standaard Rigol probe.
Net eens even gekeken wat ik nou eigenlijk meet en dan valt me het volgende op. Als ik het massa touwtje van de probe aan de massa van mijn systeem hang en de probe ligt los heb ik een heel klein beetje rommel. Niets vreemd aan:

Als ik nu de signaalpen ook op massa zet krijg ik dit:

Dus met een 'kortgesloten' probe (en dus beide aan systeemmassa) heb ik al rommel. Dat meet natuurlijk niet lekker, want waar komt dit nou vandaan?

Ik begrijp Henk zijn opmerking om de uitgangen (digitaal en analoog) te meten met een coax kabel en afgesloten met een 50Ω terminator, maar ik moet toch ook de voedingsspanning kunnen meten of die schoon is of niet?
Wat doe ik niet goed?

Ha rob040,

Ja mee eens je moet de voedingsrails kunnen meten dus laat even de uitgang voor wat het is.
Als je het digitale circuit uit schakeld hoe ziet de voeding er dan uit ?
En welke condensatoren heb je gebruikt voor de ontkoppeling van de S/T ?

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Als de 74HCT14's niet staan te schakelen, dan is de voeding schoon.

De ontkoppelings C's zijn 100nF multilayer keramisch, zo'n zakje van 200 stuks uit China.

Maar kun jij het effect verklaren wat ik heb met kortgesloten probe terwijl die aan de systeemmassa hangt?
Want zo ontstaat er een meetfout...

Groet, Rob.

Ha rob040,

Je probe kortsluiten hoe doe je dat zit er een lusje aan ?
Het lusje is veel te lang dat werkt als een spoeltje en pikt het H veld op ook over massa !
Dus direct een draadje om het metaal van de probe en naar de tip geen haakje gebruiken......
Als je wel een lusje gebruikt kan je over de print kijken waar de energie het meest geconcentreerd is.
Een ontoppel C van 100 nF probeer er eens een 4,7 µF bij te schakelen.

Groet,
Henk.

Hi rob040,

Ik ben "blij" dat jij het probleem met schakelende voedingen nu ook ervaart.

Commonmode stoor signalen, machnetische instraling enz, its a Bitch!

Wil je iets schoons hebben, dan lineair voeden, met moderne lineaire Low drop regelaars valt het verlies aan energie mee als je het goed berekend.

Groet,
Bram

Ha blackdog,

De schakeling wordt gevoed door een lineaire regulator @rob040 is een zijn meet opstelling aan het controleren.
Lange draden zijn funest als het gaat om EMI.....
Bijna altijd is de Z_pdn niet onder controle dat is dan ook de reden dat ik de print eerst op impedantie van de voedingsrails test !
Ik heb even het stukje print wat @rob040 laat zien bekeken tja de breedte van de voedingsbaan is ietwat aan de dunne kant.
En ik weet niets van het model ontkoppel condensator is die hoog, plat, of dun ??
Maar even rustig aan alleen ik heb de print niet voor mijn neus dus alles vragen ik denk dat Rob dit wel begrijp

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Ja, de probe is met een aardlusje. Dat verklaart in ieder geval dat het 10MHz staat in te stralen. Ik ben niet gewend om te meten aan zulke frequenties, hield me voornamelijk met audio bezig.
Dit is de door mij gebruikte ontkoppelcondensator:

Ik ga morgen eens spelen met wat tantaaltjes bij de HC14's.
De spoorbreedte is 1 tot 1,5mm voor de voedingsrails. Te hoge impedantie zou kunnen, niet aan gedacht. Ik had dit effect ook helemaal niet verwacht.
Ik kan je een print toesturen, maar voel je niet verplicht er iets mee te doen.

Hi Bram,

Leuk, hé?
Ik kan eens kijken wat het doet als ik een lineaire voeding gebruik. Dat moet dan wel ééntje zijn die een nette spanning levert, ik heb een Post Electronics (Proton) 0-30V 3A voeding die staat te oscilleren. Dat wordt niks.
Het is wat Henk zegt, even kijken hoe ik het best kan meten en dan stap voor stap kijken of ik verbeteringen kan aanbrengen.

Groet, Rob

Ha rob040,

Ja strak plan maar een voor een dus niet gelijk allemaal anders weet je niet wat er gebeurt.
Neem bij het plaatsen van een condensator een foto / print van het scope beeld dan kan je het effect volgen....
De condensator lijkt mij geen probleem is een kleine druppel, maar een elco tantaal erbij als reservoir dan kan,
de chip tijdens het schakelen daar lading uit opnemen en niet via de voedingsbaan.
Hierdoor wordt de transitie tijd gedempt.....

Groet,
Henk.

Hi Rob040,

Als je je massa touwtje aansluit op massa en je probe tip op het zelfde punt en je ziet nog steeds dat signaal, dan heb je last van stoorsignalen door je massa punt heen.
Dan kan jij wel een lineaire regelaar achter een switcher zetten, maar de switcher duwt stoorsignalen door het massa contact heen.
Ook kan het zijn dat je massa touwtje omdat het een lusje is als een oppik spoeltje werkt van ene switcher in de buurt.

Massa stoor signalen... verbind je probe door met het massa touwtje, in een lusje of anders om de probe gewikkeld maar wel het klemmetje op de probe tip zetten.
dan raak je met de kortgesloten probe tip je te meten apparaat aan op het "0" of massa niveau, of hoe jij het ook noemt.
Als je last hebt van stoorsignalen door switcher dit schiet het signaal niveau omhoog ondankt de doorverbonden probe tip.

Groet,
Bram

Op 2 december 2023 21:32:19 schreef blackdog:
Massa stoor signalen... verbind je probe door met het massa touwtje, in een lusje of anders om de probe gewikkeld maar wel het klemmetje op de probe tip zetten.
dan raak je met de kortgesloten probe tip je te meten apparaat aan op het "0" of massa niveau, of hoe jij het ook noemt.
Als je last hebt van stoorsignalen door switcher dit schiet het signaal niveau omhoog ondankt de doorverbonden probe tip.

Hi Bram,

Dat is dus exact wat er gebeurd. Is daar geen andere remedie voor dan een lineaire voeding te gebruiken?

Nou ga ik eerst even kijken of ik "schoner" kan meten, dus ik denk aan een BNC chassisdeel met de massa aan de PCB zetten en dan een BNC-BNC 50Ω kabel naar de scope. Dat is dan de massa en gebruik van de probe alleen de tip om te meten. Als het de switcher is zal het geen verschil maken, vrees ik. Maar even wat experimenteren.
Daarna ga ik de tantaaltjes van Henk toevoegen om te zien of het verbeterd.
En dan een old school voeding proberen. Kan wel eens zijn dat ik eerst mijn CO2016BDRT labvoeding werkend moet maken, want die ga ik nodig hebben
Om die werkend te krijgen heb ik gelukkig geen 10MHz referentie nodig, dat scheelt weer.

Groet, Rob

Ha rob040,

Ik heb geen fiducie in het wijzigen van de voeding om reden dat als je de S/T afschakeld je signaal ( analoog ) schoon is !
Wat ik eerder verwacht is de inductie van de voedingsbaan in combinatie met de ontkoppel condensator.
Dus probeer dat eerst een apparte massa verbinding parallel aan de scope kabel gaat niet werken.
Als je de probe zoals @blackdog aangeeft wil kortsluiten dan kan je niet het lusje gebruiken direct de massa bij de tip doorverbinden met de tip.
Met het lusje ( spoeltje ) meet je het H veld als je een weerstandje tussen de tip en de massa bij de tip schakeld dan meet je het E veld....

Waarom weet ik zeker indien goed geschakeld dat het niet de SMPS is omdat ik bijna dezelfde gebruik voor mijn,
voeding en die is beter dan 9 van de 10 lineaire voedingen......

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Drie tantaaltjes van 4,7µF opgezocht en aan de soldeerzijde over de 100nF gezet:

Eerst een plaatje van de +5V rail voordat de elco's bijgeplaatst zijn:

En dan de +5V rail met de drie extra tantaaltjes:

Het is iets beter geworden, maar eigenlijk minder als ik gehoopt had.

Groet, Rob

Ha rob040,

Dat is het verwachte effect de tantaal 4,7 µF werkt tot 100 kHz effectief.
Het is dan ook bedoeld om te dempen maar niet voor hoogfrequent vandaar de combinatie.
Nu heb jij op dit moment 100 nF keramisch dat is aan de hoge kant ik zou in combinatie met de tantaal hier 1 nF nemen....
Is dat mogelijk heb je die in de toolbox ?

Ik zie dat je SMD smoorspoeltje gebruik waar zijn die gemonteert op het schema......
Als je met de probe meet omdat je nu geen uitgang is dan direct over de condensator meten massa en de hete kant,
misschien kort draadje solderen voor de probe.

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Hier het schema van de voeding:

De SMD ferrite beads zijn omcirkeld.

1nF heb ik liggen en die heb ik in plaats van de 100nF gezet (alleen bij de 3 HCT14's).
Eerste plaatje nog met 100nF + 4,7µF en een kort draadje ter vergelijking:

En nu met 1nF + 4,7µF en een kort draadje:

Dan wordt het niet beter...

Groet, Rob

Ha rob040,

Ik was benieuwd waar die ferriet beads zatengeen punt de 100 nF is beter dus die terug.
Nu kan je ook al is het tever weg een smoorspoeltje aan de uitgang van de spanningsregelaar paatsen.....

Groet,
Henk.

Hoi Henk,

Oké, die 100nF ga ik terugzetten. Smoorspoeltje van 47µH?

Groet, Rob

Ha rob040,

Dat is wel veel 1 µH eens kijken wat het beeld wordt.

Groet,
Henk.

Ha Henk,

Oké, ik ga er mee aan de slag. Wordt wel morgen.

Groet, Rob

Nieuwe meting.
Maar eerst het massadraadje naar de probe nog korter gemaakt (is nu circa 10mm) en ik meet steeds over C27. Dat nog kortere massadraadje scheelt al weer een beetje.
Alle digitale uitgangen afgesloten met 150Ω, de analoge uitgang met 50Ω.
Ter referentie een plaatje nog met 1nF over de digitale IC's en daaraan parallel een tantaaltje van 4,7µF:

Dan terug naar 100nF over de digitale IC's met 4,7µF parallel:

En als laatste 100nF over de digitale IC's, 4,7µF parallel en een spoeltje van 1µH in de voedingslijn naar het digitale deel:

Dat is een beetje slechter dan zonder spoeltje. Misschien pikt die zelf ook wat op van wat de IC's staan te sproeien, of de impedantie van het spoor neemt teveel toe.
Ik blijf nog even wat experimenteren met bijvoorbeeld het verleggen van de +5V lijn naar de digitale IC's met een draadje. Kan ik ook zien of dikke sporen enige verbetering geeft...

Ha rob040,

Dat is duidelijk te veel inductie dat wilde ik even zien.
Jou idee is prima maar wel aan de zelfde kant als waar je printspoor loopt dit is belangrijk.
Als het mogelijk is om het draadje over het spoor te laten lopen prima.

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Ah, ik begrijp het. Ik was gefocust op een verbetering.
Ik pruts nog wat verder, stukje draad over het bestaande spoor eerst.

Groet, Rob

Ha rob040,

Printje is gearriveerd ik zal morgen de meetopstelling maken dan meld ik mij op je draadje....

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Hartstikke leuk, ik ben benieuwd!

Vandaag nog een stuk blank draad van 0,7mm dikte over het +5V spoor gelegd naar de 74HCT14's.
Maar dat levert maar een beetje winst op:

Groet, Rob