10MHz rubidium frequentiestandaard

Probeer eens te dempen door een vinger op die printbaan te leggen. Dan kan je al zien of iets capacitief beïnvloedbaar is. Bij 10Mc werken de redelijke spelregels nog rond een PCB.

Ha rob040,

Proberen kan maar is wel de trial en error methode en op een bestaande print kan je weinig.
Ik ben bezig maar moet even het onderzoek neerleggen, morgen een camera met DVB-C modulator plaatsen.
En dinsdag een HP signaal generator (nood situatie) in orde maken daarna ga ik weer verder....
Je zal in een bestaand ontwerp heel goed moeten analyseren waar de storing vandaan komt anders,
is het varen in de mist waar hebben we dit meer gehoord
De onderdelen die ik nodig heb voor de eerste impedatie meting zitten op de print alleen,
welke steek is dat aansluit blokje voor de spanning
Maakt niet uit ik begin altijd van achter naar voren dus eerst de 74HCT14 en dan naar het begin werken Later meer.....

Groet,
Henk.

Probeer eens te dempen door een vinger op die printbaan te leggen. Dan kan je al zien of iets capacitief beïnvloedbaar is. Bij 10Mc werken de redelijke spelregels nog rond een PCB.

Ik zal eens kijken. Het is wat Henk zegt, proberen. Ik ben niet in staat om gericht te zoeken en te meten.

Ik ben bezig maar moet even het onderzoek neerleggen, morgen een camera met DVB-C modulator plaatsen.
En dinsdag een HP signaal generator (nood situatie) in orde maken daarna ga ik weer verder....

Je weet, het heeft geen haast.

De onderdelen die ik nodig heb voor de eerste impedatie meting zitten op de print alleen,
welke steek is dat aansluit blokje voor de spanning

Dat is een Lumberg KRM02, met een steek van 5mm. Daar had ik er nog één van liggen. Maar een Wanjie WJ301-5.0 (EOO) zou ook moeten passen.
Ik neem even aan dat het voor jouw meting niet uitmaakt of je er draden aan soldeert of ook via een blokje aansluit...

Ha rob040,

Dat blokje was een vraag uit nieuwsgierigheid ik had 0,2" ingedachte maar het is 5 mm ik werk met draadjes in eerste,
instantie direct op de 74HCT14.

Groet,
Henk.

Als laatste poging om te ontdekken waar het nou mis gaat heb ik de lange sporen vanuit de IC's naar de 150Ω weerstanden onderbroken (rode streepjes). Gedachte was dat die misschien als antennes zouden werken. Nu werken twee digitale uitgangen niet meer, maar de IC's zelf natuurlijk nog wel. De andere twee uitgangen hebben hele korte spoortjes.

Het gaf geen enkele verbetering.

Dan nog geprobeerd om weerstand R12 extern te voeden met een Philips PE1535 voeding.
Ook geen verschil.

En als laatste de gehele digitale sectie gevoed met eerder genoemde voeding.
Geen verbetering, eerder een verslechtering.

Van de print is niet veel meer over na de proefjes.
Het is zoals Henk al zegt niet te doen om met het bestaande PCB ontwerp tot verbeteringen te komen.
Ik begin te vermoeden dat het massavlak geïnfecteerd wordt en het is voor mij niet te snappen waar en hoe.

Nou wil ik nog niet opgeven en het geeft wel veel inzicht, dus denk ik er over om een nieuwe layout te ontwerpen met hetgeen ik hier opgestoken heb.
Daarin zet ik de drie 74HCT14's dicht bij elkaar, komen er korte spoortjes tussen de poortjes, laat ik de voedingssporen en de massa niet kruisen met de signaalsporen, breng ik een scheiding aan tussen analoge en digitale massa, digitale massa is geen vlak meer, krijgt de digitale sectie zijn eigen 7805 en ik wil een buffertrapje aanbrengen tussen de splitter en de digitale ingangspoort.
Die laatste ziet er dan zo uit:

Nou kan ik ook een fancy op-amp inzetten, volgens mij volstaat dit ook, maar ik sta open voor kritiek/opmerkingen/meedenken.

Ik heb het er nog even kort met heer Miedema over gehad, de digitale uitgangen waren voor mij een startpunt, want lekker digitaal. Eén en nul, wat kan er mis gaan? Nou, dat pakte anders uit, en door de harmonischen die nodig zijn blijft het niet bij 10MHz alleen. Niet bij stilgestaan.
Mocht dit plan B niet slagen, dan laat ik het idee van digitale uitgangen varen en komen er alleen analoge uitgangen. Daarmee verandert er niets aan de functie van de referentie.

Ha rob040,

Blijf even standby ik ben morgen weer beschikbaar, heb een pakket onderdelen voor een CO-er samengesteld morgen de laatste onderdelen.....
Dan meldt ik mij weer op je project.

Groet,
Henk.

Op 18 december 2023 15:41:22 schreef rob040:
Ik heb het er nog even kort met heer Miedema over gehad, de digitale uitgangen waren voor mij een startpunt, want lekker digitaal. Eén en nul, wat kan er mis gaan? Nou, dat pakte anders uit, en door de harmonischen die nodig zijn blijft het niet bij 10MHz alleen. Niet bij stilgestaan.
Mocht dit plan B niet slagen, dan laat ik het idee van digitale uitgangen varen en komen er alleen analoge uitgangen. Daarmee verandert er niets aan de functie van de referentie.

Ha rob040,

Wat ik bedoelde te zeggen dat het aansturen van andere meetapparaten met een externe 10MHz clock niet handig is met een blokgolf.
In een 10MHz blok zitten ook alle oneven harmonischen, zeker tot voorbij 100MHz. Een lekker breed spectrum dus... Ook is TTL met z'n 5Vtt harder dan nodig. Beide eigenschappen zorgen ervoor dat de coaxkabels met 10MHz blokgolf achter je meetapparatuur meer zullen stralen dan nodig, wat natuurlijk wel weer ergens ongewenst opgepikt wordt

Bijna alle meetapparaten hebben voor hun externe 10MHz referentie ingang een spec van 0,5V..1V. In het apparaat wordt dat signaal dan opgepoetst (filter, comparator) en zo omgezet naar wat nodig is (vaak PLL aansturen). Er is dus geen enkele reden om hogere amplitude, of steilere flanken aan te bieden dan nodig....

Best practice is dus een sinus van 0,7...1V te gebruiken. Mijn Masterclock geeft 0,7Vrms in 50Ω (+10dBm) uit, en dat werkt inderdaad altijd, en probleemloos.

groet! Gertjan.

Op 18 december 2023 16:49:44 schreef electron920:
Blijf even standby...

Hi Henk,

Ik doe even niks.

Op 18 december 2023 17:32:56 schreef miedema:
Wat ik bedoelde te zeggen...

Hi Gertjan,

Dat had ik ook zo begrepen. Ik ga mijn frequentieteller ook niet meer voeden vanuit de TTL uitgang. Maar het deed me verder denken aan de problemen op de print.
Vandaar mijn gedachte om nog een poging te doen met aangepaste layout. Nieuwsgierigheid bevredigen en niet meer omdat het nodig is.
Ik wacht nog even Henk zijn bevindingen af voordat ik iets opnieuw ga laten maken.

Groet, Rob

Ik sta weliswaar nog stand-by voor Henk, maar heb ondertussen toch wat zitten tekenen om de punten die ik eerder noemde te realiseren.

• 74HCT14's dicht bij elkaar.
• Daardoor korte spoortjes tussen de poorten.
• Voedingsspoor en het massaspoor kruisen niet met de 10MHz sporen.
• Scheiding tussen analoge en digitale massa.
• Digitale massa is geen vlak meer.
• Aparte +5V voor de poorten erbij gezet.
• Buffertrapje tussen de splitter en de ingangspoort gezet.

Dit is het (voorlopig) geworden:

Ik heb nog gedacht een massavlakje onder de IC's te maken, om het +5V spoor af te schermen. Maar ik zie er van af, want de IC's zouden ook op het massavlakje kunnen instralen en dan ben ik verder van huis.
Wel heb ik nog wat extra tantaaltjes toegevoegd bij de digitale IC's, de 100nF's zitten er natuurlijk ook nog.

Zoals Blackdog altijd zegt: “SHOOT!”

Ha rob040,

Ik ben aan het meten goed dat je alvast iets aan de print probeert te doen maar ik weet nog niet of het nodig is.
Wat ik wil doen is een paar foto's maken van de stappen die ik volg, ik heb nu een 74HC14 zonder DC offset aan de ingang 3 V in gaat prima,
600 kHz waarom laag in frequentie dan kan ik meer zien en zijn de verbindingen niet zo belangrijk.....
Ik zie interferentie aan de ingang en op de voeding (dus met een) nu aan de hand van de storing de ontkoppeling plaatsen.
Later meer.......

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Ik ga ook nog niets bestellen, maar vind het leuk om een beetje bezig te blijven.
Ik ben reuze benieuwd naar jouw bevindingen! Geen nieuwe PCB zou een verrassing zijn, je hebt me immers voorbereid op het ergste.
Als ik iets kan doen vanuit mijn kant, dan hoor ik het graag.

Groet, Rob

Ha rob040,

Gisteren nog een aantal metingen gedaan vandaag verder.
Ik heb nu 150 mV op de voedingsbus met de ontkoppel condensatoren op de plaatsen die er voor zijn dus geen grote wijzigingen.
De waarde van de condensatoren verschillen iets van elkaar naarmate je verder de voedingsbus afloopt......
Allen de elco bij de spanningregelaar (die heb ik nog niet gemonteerd) die heb ik direct over de aansluitingen dus niet naar het massa punt.

De impedantie van de PDN is van de kale print 350 µΩ dat is niet echt goed maar je werkt maar tot 10 ns,
een waarde van 20 µΩ is goed !
Ik denk dat de verbindingen naar het massa vlak zijn (steeds) twee dunne vorkjes iets te krap is.
En op sommige plaatsen is het massavlak doorsnede.

Maar nog iets anders je gebruikt de 74HC14 mijn advies was de 04 nu heb ik gemeten dat er door de combinatie een,
naaldpuls ontstaat van ongeveer 4 ns.
Dit wordt veroorzaakt door de vertraging tussen de verschillende uitgangen.
Omdat de Schmitt-trigger een hysterese heeft schakelen niet alle kanalen gelijk door deze te combineren kan zo'n puls ontstaan.
Dit is doordat je via weerstanden koppeld verder geen probleem alleen de puls is ook zichtbaar op de voeding.
Die MOS schakelaar is hier de oorzaak van (denk ik) de 04 is een transistor driver!

Vraag waarom combineer je de uitgangen ben je van plan lange kabels te sturen ?
Ik heb de uitgangsimpedantie gemeten van 1 uitgang bij 10 MHz ≈ 43Ω dat is niet voor niets denk ik dan
Nu combineer je 3 uitgangen maar door de koppel weerstanden verlies je weer ik zal een test doen 1 uitgang en pak em beet 30 meter RG58......

Eerst verder kijken of de storing op de voedingsbus naar 5 mV kan brengen dit is een redelijk niveau -60 dB.
Het analoge signaal is al schoon ook hier zal ik de signaal/stoor afstand meten.
En dit alles met een analoge voeding voor de mensen die denken dat een SMPS een probleem is
Later meer.....

PS: omdat jou print geheel compleet is misschien kan je alvast de elco direct tussen de pootjes van de spanningsregelaar monteren.

Groet,
Henk.

Ha Henk,

Gisteren nog een aantal metingen gedaan vandaag verder.
Ik heb nu 150 mV op de voedingsbus met de ontkoppel condensatoren op de plaatsen die er voor zijn dus geen grote wijzigingen.
De waarde van de condensatoren verschillen iets van elkaar naarmate je verder de voedingsbus afloopt......
Allen de elco bij de spanningregelaar (die heb ik nog niet gemonteerd) die heb ik direct over de aansluitingen dus niet naar het massa punt.

De impedantie van de PDN is van de kale print 350 µΩ dat is niet echt goed maar je werkt maar tot 10 ns,
een waarde van 20 µΩ is goed !
Ik denk dat de verbindingen naar het massa vlak zijn (steeds) twee dunne vorkjes iets te krap is.
En op sommige plaatsen is het massavlak doorsnede.

Geweldig, dat waardeer ik zeer! Dat geeft al meteen veel meer duidelijkheid. De meeste spotjes zitten aan vier kanten vast aan het massavlak, maar sommige hebben er inderdaad maar twee. Dikte van het vorkje is 0,7mm heb alleen in de gaten gehouden of het qua stroom geen problemen gaf.
Zo zie je maar, iets onbenulligs kan problemen geven. Impedantie is bijna een factor 18 te hoog!
In de nieuwe opzet ben ik afgestapt van het massavlak bij de digitale sectie, wellicht is dat al een stap in de goede richting.

Maar nog iets anders je gebruikt de 74HC14 mijn advies was de 04 nu heb ik gemeten dat er door de combinatie een,
naaldpuls ontstaat van ongeveer 4 ns.
Dit wordt veroorzaakt door de vertraging tussen de verschillende uitgangen.
Omdat de Schmitt-trigger een hysterese heeft schakelen niet alle kanalen gelijk door deze te combineren kan zo'n puls ontstaan.
Dit is doordat je via weerstanden koppeld verder geen probleem alleen de puls is ook zichtbaar op de voeding.
Die MOS schakelaar is hier de oorzaak van (denk ik) de 04 is een transistor driver!

Hier ben ik inderdaad eigenwijs geweest, omdat ik nog een flink aantal 74HCT14N's heb liggen en van de 74HC04 geen. Nou kosten die dingen niet veel, dus het is zo besteld.
Ik heb natuurlijk totaal niet stilgestaan bij hoe die krengen schakelen en met wat voor een soort driver en de gevolgen daarvan.
Ik kan als eenvoudige proef mijn weerstanden van 150Ω per drie even parallel schakelen om te zien of het stoorniveau zakt.

Vraag waarom combineer je de uitgangen ben je van plan lange kabels te sturen ?
Ik heb de uitgangsimpedantie gemeten van 1 uitgang bij 10 MHz ≈ 43Ω dat is niet voor niets denk ik dan
Nu combineer je 3 uitgangen maar door de koppel weerstanden verlies je weer ik zal een test doen 1 uitgang en pak em beet 30 meter RG58......

Nee, ik ga helemaal geen lange kabels gebruiken. Het parallel schakelen is puur omdat er poortjes genoeg zijn en die een beetje meer stroom kunnen leveren. En die weerstand per poortje was om eventuele stromen tussen de poorten onderling te beperken.
In de nieuwe opzet zet ik drie poortjes koud parallel en dan een weerstand. Dat had ik bij jou al gezien en het gaf mij de mogelijkheid om een layout te maken met relatief korte spoortjes.
Uitgangsimpedantie wil ik rond de 50Ω hebben, omdat dat nou eenmaal de standaard is. Kan de weerstandjes uiteindelijk naar 56Ω brengen.

Even een stukje geschiedenis. In 2016 wilde in een GPSDO gaan maken. Bij een zoektocht op internet kwam ik (althans zo herinner ik me) veel voorbeelden tegen met digitale uitgangen en dat heb ik toen overgenomen en zo schema's getekend. Waarschijnlijk heb ik bij het zien van analoge uitgangen gedacht dat het typisch iets is van zendamateurs. Door ziekte en verhuizing is dat plan toen in de koelkast beland.
Nu ik een Rubidiumoscillator kocht voor relatief weinig geld heb ik de schema's van de GPSDO er bij gepakt en toen gekopieerd. Zonder veel nadenken.
Heer Miedema heeft een tijd terug al aangegeven dat het wellicht beter was om analoge uitgangen te gaan gebruiken. Die heb ik ook aan het ontwerp toegevoegd, maar de digitale uitgangen zijn niet wegbezuinigd.
Ik heb inmiddels gezien dat mijn recent aangeschafte frequentieteller genoegen neemt met 10MHz 1VRMS bij 5kΩ als referentiesignaal, dus dat strookt met wat Gertjan opperde. Helemaal geen TTL nodig.
Het vasthouden aan de digitale uitgangen is voor nu nog een leermoment. Krijg ik het bij de tweede poging werkend, dan blijven ze.
Lukt dat niet, dan komen er twee analoge uitgangen voor in de plaats. Zit al een PCB te tekenen, vooruitlopend op wat komen gaat. Dan kan ik een beetje inschatten of het allemaal gaat passen en hoe ik de PCB's ga indelen. Maar dat is nu nog niet relevant.

Die GPSDO is ook nog een toekomstproject, ik had die bedacht met een schakelbare TTL uitgang van 1Hz t/m 5MHz in 1-2-5 stappen.
Heb ik dat nodig? Welnee, maar het leek me geinig om dat zo te maken.

Eerst verder kijken of de storing op de voedingsbus naar 5 mV kan brengen dit is een redelijk niveau -60 dB.
Het analoge signaal is al schoon ook hier zal ik de signaal/stoor afstand meten.
En dit alles met een analoge voeding voor de mensen die denken dat een SMPS een probleem is

Ja, dat is leuk en ik ben heel benieuwd of je het voor elkaar krijgt om de storing te minimaliseren.

PS: omdat jou print geheel compleet is misschien kan je alvast de elco direct tussen de pootjes van de spanningsregelaar monteren.

Dat ga ik eerst proberen.

Groet, Rob

Hi Henk,

Vandaag de twee metingen gedaan. Eerste is de elco’s C7, C10 en C13 rechtstreeks op de spanningsregelaars gesoldeerd. Dat leverde het volgende plaatje op (+5V rail):

Geen merkbaar verschil. Ik kijk naar de uitschieters, de vorm kan iets anders zijn geworden.

Als tweede de drie 150Ω weerstanden aan IC zijde met elkaar verbonden (bij alle vier de uitgangen). Dan staan de poortjes parallel en is de weerstand in de uitgang natuurlijk nog maar 50Ω.
Dat ziet er dan zo uit:

Ook hier zie ik helaas geen verbetering optreden.

Groet, Rob

Ha rob040,

Ik heb nog een aantal metingen gedaan nu met 10 MHz de ontkoppel condensatoren.... ik denk dat jij 100 nF gebruikt zijn aan de hoge kant,
voor de lengte van de printbaan.
Beter 10 of 22 nF ik zal uitrekenen een combinatie R en C als ontkoppel netwerkje de R dient om het resonantie punt te dempen.

Wat ik gisteren aangaf geldt alleen voor de twee 74HC14 aan de uitgangen zoals je zult begrijpen is de eerste,
wel een Schmitt trigger anders geen blok (ik denk ik vermeld het even )
De eerste daar worden immers geen uitgangen gepaard !
Maar grote kans dat na een capacitieve belasting er geen problemen zijn,dat ligt aan de ontvanger.
Later meer......

Groet,
Henk.

Hoi Henk,

Ik kon het niet laten om toch even te proberen of ik verschil zou zien als ik de 3 stuks 100nF bij de digitale IC's zou vervangen door 3x 10nF.
Maar het wordt er alleen maar slechter door, de spikes worden groter:

We hadden ook al geprobeerd om een aantal tantaaltjes parallel te zetten met de voedingsrail, daar zou bij eventuele resonantie ook al een verstoring door moeten komen.

Dat van de 74HC04's had ik begrepen. Ik heb ze nog niet besteld, eerst even kijken of is nog meer nodig heb.
Ik kan het stukje nabouwen met de 74HC04's op een ongebruikte print. Dan wordt het 1x 74HC14, 2x 74HC04, 3x 100nF, om te beginnen met 4x 3 weerstanden van 150Ω, voeding en 10MHz er naar toe en uitgangen op dezelfde manier afsluiten. Dan kan ik vergelijkend meten.

Groet, Rob

Ha rob040,

Niets mis mee om op onderzoek uit te gaan
Maar 10 nF is nog veel te hoog denk eerder aan 680 pF of 560 pF !
Als je een klein weerstandje in serie met de condensator schakeld dan demp je de resonantie piek en je bestrijkt een groter gebied.
Mijn 74HT14 is defect 2 stuks ik moet nieuwe bestellen bij EOO maar ik zal even kijken i.v.m. combinatie....
Dat wil niet zeggen dat ik niet verder kan meten ik injecteer 10 MHz blok op pin 2 van de 74HT14 het gaat,
tenslotte om overspraak cq magnetische koppeling.
Een elco bij de ICs is uit den boze veel te grote waarde in combinatie met de inductie van je printbaan ligt,
de F_res veel te laag dit heb je zelf al ontdekt.

Weet jij nog uit het hoofd welk niveau er uit de rubidium klok komt ik heb de offset weerstanden nog opnieuw uitgerekend.
Ik ga nu eerst verder met het meten van de PDN laag DC al gedaan maar nu hoogfrequent.
En daarna de overspraak meten op 10 MHz daar zal wel uitkomen dat er her en der een guard (afscherming) aangebracht moet worden.....
Maar ik heb goede hoop op het correct afsluiten van de voeding (PDN) zodat de reflecties gedempt worden.
Later meer.......

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Ik ga het nog eens proberen met een kleine waarde en een weerstand in serie.
Die 74HCT14's kan ik je ook toesturen...

Groet, Rob

Hoi Henk,

Vandaag even geprobeerd om 470pF met 47Ω in serie te plaatsen over de HCT14's om de 100nF's te vervangen.
IK had geen 560 of 680pF, maar het gaat om het idee.
Dit is het beeld:

De storing schiet omhoog...

Groet, Rob

Ha rob007,
Ik heb onderdelen besteld duurde iets langer maar ik probeer altijd te combineren.
Dus een aantal apparaten welke ik in reperatie heb vluchchtig beken en de mogellijke defecte componenten mee besteld.....

Volgende week ga ik weer verder met jou print, even over de combinatie RC die weerstand is veel te groot 4,7 Ω komt in de richting.
Waar het omgaat is dat de resonantie door de combinatie LC.... hierin is L de inductie van de printbanen en C de ontkoppel C,
gedempt wordt dit is in jou situatie te doen.
Omdat je maar 1 frequentie verwerkt (10 MHz) zijn de frequentie producten goed te beheersen.

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Ik was er al bang voor dat de 47Ω nog teveel was, maar heb zo gauw even niets lagers. Proefopstelling staat er nog, dus later nog eens proberen.

Groet, Rob

Ha rob040,

Ik kan weer door bestelling nog niet binnen maar ik had er zelf nog 25 te veel spul dan weet je niet waar het ligt....
Er zijn 25 stuks onderweg maar goed het is nooit weg.
Heb jij toevallig ook een stukje latoenkoper (folie) ?

Wat ik eerst gedaan heb is aan de ingang van de eerste 74HC14 de aanpassing ietsjes verbeterd.
Nu kijken of de massa wat stabieler is te maken daar heb je een stukje koper folie voor nodig een draadje werkt niet te dun.....

Groet,
Henk.

Hi Henk,

Dat opnieuw bestellen terwijl ik nog voorraad heb gebeurde mij ook iets te vaak.
Ik heb toen eens de tijd genomen om alles zo veel mogelijk in een Excel bestand te zetten. Al veel plezier van gehad, maar de kunst is om dat bij te houden. Dat gaat wat minder goed.

Latoenkoper heb ik zo niet liggen. Hoe zou ik dat moeten toepassen? Ik zou kunnen kijken naar het folie dat in coax zit. Dat is wel rood koper, maar dat zal de pret niet drukken.

Groet, Rob

Ha rob040,

Wat je zegt ikk ben daar ook mee bezig een database maken maar dat is aan mijn kant veel werk.
Nee nog even geen koper bestellen maar ik kan daar wel mee experimenteren.
Wat ik probeer is zo min als mogelijk je print te wijzigen dit soort storingen komen niet van een kant.
Dit is dan ook de reden dat het oplossen geduld vraagt goed opserveren is hier heel belangrijk en een reisverslag,
dus wat heb ik gedaan en wat was het effect.
Later meer......

Groet,
Henk.

Hi,

Het heeft even geduurd, maar ik heb weerstandjes met een lage waarde binnen.
De meting is nu met 470pF en 3,3Ω in serie over de HCT14's om de 100nF's te vervangen.

Je ziet het beeld wel veranderen, maar grote vooruitgang is het nog niet.

Groet, Rob