De Trimble 34310-T is een OCVCXO. Ofwel een kristal oscillator dat in een oven is geplaatst om externe temperatuur invloeden te beperken en de oscillator is de frequentie is (beperkt) in te stellen met een regel spanning. Helaas is tot nu toe geen documentatie gevonden over de Trimble 34310-T. De gegevens die bekend zijn geworden zijn hieronder weergegeven.
Deze oscillatoren zijn redelijk goed op eBay te vinden. Voor ongeveer €20,00 heb je al een Trimble 34310-T thuisgestuurd. Ik heb de oscillator naar tevredenheid gekocht in de eBay winkel van "flyingbest". (Goed verpakt en snel geleverd. Met markering van de pen aansluitingen!) Deze oscillator is een prima basis voor een tijdstandaard om meetapparatuur van een 10 MHz referentie signaal te voorzien.
|
De Trimble 34310-T OCVCXO heeft vijf pennen. Hieronder staat een tekening van de aansluitingen.
- Er is één gemeenschappelijke massa voor alle overige signalen. Deze massa is ook met de behuizing van de Trimble 34310-T OCVCXO verbonden.
- Er is één +12 VDC ingang voor de voedingsspanning. Bij het opstarten warmt de oven op met een maximale stroom van ongeveer 700 mA (8,4 W). Wanneer de Trimble 34310-T OCVCXO op temperatuur is, daalt de stroom tot ongeveer 200 mA (2,4 W).
- Via de 10 MHz aansluiting wordt het 10 MHz sinus uitganssignaal uitgevoerd. De signaalsterkte is ongeveer -2,79 dBm bij 50 Ohm.
- Op de +6 VDC aansluiting staat een stabiele +6 VDC spanning dat gebruikt kan worden om de VFC ingang van een gewenste spanning te voorzien.
- De VFC ingang is bedoeld om het kristal op de gewenste frequentie te zetten. Aannemelijk is dat de spanning tussen de massa en de +6 VDC spanning ligt dat beschikbaar is op de pen met de referentie spanning. In de praktijk is gebleken dat een ruimer bereik ook werkt, zelfs tot een negatieve spanning. Omdat er geen belang is bij een groter bereik is een spanning van 0…+6 VDC geadviseerd.
|
Hieronder staan twee spectrum weergaves van het uitgangssignaal. Er zijn (ongewenste) boventonen zichtbaar van het 10 MHz signaal. Het (ongewenste) 20 MHz signaal is ongeveer 38 dB zwakker dan het (gewenste) 10 MHz signaal. Dit is al een verzwakking van ongeveer een factor 80. De eerstvolgende harmonische (30 MHz) is al bijna 942 keer zwakker dan het gewenste 10 MHz signaal. Tot 100 MHz zijn harmonischen eenvoudig waar te nemen. Daarna worden de signalen al erg zwak. In beginsel ziet dit signaal er netjes uit, maar de toevoeging van een laagdoorlaatfilter zou het signaal wel ten goede komen.
Hieronder staat een lijstje met de signaalsterktes zoals deze bepaald zijn van 10 tot en met 100 MHz. Bij elke waarde staat ook de demping factor weergegeven en opzichte van het gewenste 10 MHz signaal.
10 MHz / -2,79 dBm / 0,0x
20 MHz / -40,91 dBm / 80,5x
30 MHz / -62,27 dBm / 941,9x
40 MHz / -62,63 dBm / 981,7x
50 MHz / -66,29 dBm / 1.496,2x
60 MHz / -76,71 dBm / 4.965,9x
70 MHz / -78,57 dBm / 6.151,8x
80 MHz / -74,11 dBm / 3.681,3x
90 MHz / -81,78 dBm / 8.902,3x
100 MHz / -80,01 dBm / 7.261,1x
Bij een belasting van 1 MOhm is het 10 MHz signaal 5,68 Vpp ofwel 1,97 Vrms.
Bij een belasting van 50 Ohm is het 10 MHz signaal 852 mVpp ofwel 291 mVrms.
|
|
frequentie spectrum met een 10 MHz LPF
|
Met een 7-pool LC filter is het mogelijk om bij 20 MHz al een demping te halen van 70 dB. Het te verwachten resultaat is dat er een 10 MHz signaal ontstaat met minimale ongewenste harmonischen. Een voorbeeld van een 10 MHz low pass filter is hier te vinden: 10 MHz Chebycheff LPF. De filterdoorlaat van de voorgestelde filter ziet er als volgt uit:
De filter is "in elkaar geflanst" en er is aan gemeten. Helaas had de leverancier alleen componenten uit de E12 reeks, dus de filter is niet helemaal zoals het zou moeten. Maar het geeft een aardige indruk van de relatie tussen de theorie en de praktijk. Er is wel een afwijking zichtbaar en het vermoeden is dat dit komt door de slordige bouw. De draden van de componenten zijn niet ingekort en het is niet in een afgeschermde behuizing geplaatst. Ondanks de hogere demping bij 10 MHz, mag ik niet klagen over het voorlopige resultaat denk ik.
Hieronder staat het resultaat van een spectrum meting aan de Trimble 34310-T. De boventonen zijn duidelijk zichtbaar.
Hieronder staat het resultaat van een spectrum meting aan de Trimble 34310-T met tussenkomst van de gebouwde laagdoorlaatfilter. De boventonen zijn bijna tot in de ruis onderdrukt. Het 10 MHz signaal is wel verzwakt, maar dat is te versterken dus niet bezwaarlijk.
|
Door een gelijkspanning op de VFC (Variable Frequency Control) ingang aan te sluiten van 0...+6 VDC is het mogelijk om de frequentie van de oscillator te beïnvloeden. Bij het stijgen van de VFC ingangsspanning stijgt ook de uitgangsfrequentie. Uit een meting is gebleken dat als de VFC ingang met de massa wordt verbonden, de uitgangsfrequentie 9.999.994,4 Hz is. Bij aansluiten van de VFC ingang op de +6 VDC referentie uitgang is de frequentie 10.000.004,5 MHz. Dus bij een bereik van 6 VDC is het frequentie bereik 10 Hz.
Omgerekend is er 60 mV nodig om de frequentie 0,1 Hz te veranderen. Per 1 mV is er ongeveer een frequentie verandering van 1,7 mHz.
|
|
impedantie bepalen van 10 Mhz uitgang
|
Omdat er geen datablad van de Trimble oscillator te vinden is, is de impedantie van de 10 MHz uitgang onbekend. Als er een filter aangesloten moet worden (om bijvoorbeeld harmonischen weg te filteren), moet de impedantie bekend zijn om de gewenste filter te kunnen berekenen. Wanneer er een 50 Ohm kabel aan wordt gesloten en de impedantie van de oscillator is anders, dan kan dit ook resulteren in ongewenste reflecties. Om het beste resultaat te verkrijgen is het dus wenselijk om de impedantie te weten. Helaas is het geen Ohmse weerstand, dus meten met een Ohm meter levert geen bruikbaar resultaat op. De impedantie is redelijk eenvoudig met behulp van een oscilloscoop en een weerstand te bepalen. Ik heb twee methoden toegepast en hieronder staan beide strategiënuiteengezet.
Wanneer de 10 MHz uitgang via een probe en een t-stuk op een oscilloscoop aangesloten wordt, wordt de sinus zichtbaar. In mijn geval is de ingang impedantie van de (Rigol DS-1054Z) oscilloscoop 1 M (1.000.000 Ohm). Omdat de weerstand betrekkelijk hoog is, wordt het signaal van de oscillator nauwelijks gedempt en mag worden aangenomen dat het zichtbare signaal de maximale RF signaalsterkte is dat uit de oscillator komt. Door een weerstand op het t-stuk aan te sluiten, wordt de weerstand verlaagd en daarmee neemt de stroom toe en daarmee verandert ook de spanning over de weerstanden (1 M "weerstand" van oscilloscoop en de toegevoegde belastingsweerstand). Door het aansluiten van de belastignsweerstand, daalt de spanning. De mate van spanning daling staat in relatie met de impedantie van de oscillator.
meten en berekenen
Met bovenstaande formule is het mogelijk om de impedantie te berekenen. Vopen is de piekspanning (Vpp) in Volt waarbij de belastingsweerstand niet aangesloten is. Vl is de piekspanning na het aansluiten van een zekere belastingsweerstand (Rl). Ik had een 50 Ohm afsluitweerstand bij de hand en deze heb ik op het BNC t-stuk geplaatst. (Binnen redelijke grenzen kan elke weerstandwaarde worden toegepast. Dit hoeft niet specifiek 50 Ohm te zijn.) De spanning (Vopen) zoals gemeten met de oscilloscoop is 5,68 Vpp. Na het aansluiten van de belastingsweerstand van 50 Ohm daalde de spanning (Vl) naar 852 mVpp. Door de spannignen (Vopen en Vl) en belastingsweerstand (Rl) in de formule in de voeren volgt dat de impedantie van de 10 MHz RF signaaluitgang 283 Ohm is. Het is ook mogelijk om de impedantie te bepalen zonder rekenen via onderstaande methode
meten en bepalen
Wanneer de onbelaste spanning exact twee keer zo groot is als de spanning bij het belasten met belastingsweerstand Rl, dan is de impedantie van de signaal uitgang gelijk aan de weerstand waarde van de belastingsweerstand. Wellicht dat een rekenvoorbeeld voordaande zin duidelijker maakt. Wanneer er een belastingsweerstand van 283 Ohm wordt toegepast, is de gemeten spanning 2,84 Vpp. Als Vopen van 5,68 Vpp gedeeld wordt door Vl van 2,84 Vpp, dan is het antwoord exact 2. 2 - 1 = 1. Dus de weerstand waarde van de belastingsweerstand maal 1, is gelijk aan de impedantie van de signaal uitgang. Het is mogelijk om een potmeter aan het t-stuk te monteren en de weerstand waarde te variëren totdat de piekspanning gehalveerd is ten opzichte van meting zonder de belastingsweerstand (in dit geval dus de pormeter). Door de potmeter los te nemen en de weerstand te meten, geeft de Ohm meter de weerstand van de potmeter weer én dus ook de impedantie van de 10 MHz uitgang. Sluit geen kabel aan op het t-stuk omdat de impedantie van de kabel invloed heeft op de meting. Dit heb ik ondervonden omdat ik een meetkabel aan heb gesloten met een potmeter dat tot een onwenselijk resultaat leidde. Bij het aansluiten van de kabel, zonder potmeter, daalde de spanning op het scherm al aanzienlijk doodat de kabel de meting al beïnvloedde. Ik heb bij wijze van test weerstanden uit de E12 reeks tegen de contacten gehouden van het t-stuk en nij een weerstand waarde van 270 Ohm leek de spanning te halveren. Aangezien 270 Ohm en 283 Ohm relatief dicht bij elkaar liggen, blijken beide methoden goed te werken. Aangezien de eerste methode gemeten is en niet visueel bepaald, is het aannemelijk dat de 283 Ohm een nauwkeurigere benadering is van de werkelijke impedantie.
|
|
