Hallo!

Ich habe hier ein Frequenznormal FN 7000 von ELV. Die Aufbereitung des DCF-Signals geschieht über ein Geradeausempfänger-Konzept. Danach werden die 77,5 kHz und der interne 10 MHz-Oszillator beide auf 2500 Hz heruntergeteilt und durch einen Phasenkomperator verglichen. Bei Abweichung, ändert sich die Regelspannung und der Oszillator wird mittels Kapazitätsdiaode nachgezogen. Dann gibt es noch eine Menge Teiler, die die 10 MHz erst auf 5, 2 und 1 MHz teilen und danach dekadisch bis 0.1 Hz herunterteilen und den Anschlußbuchsen zuführen. Die "Rastanzeige" wird über einen schmalen (85 mV) Fensterdiskriminator realisiert, der an die Regelspannung von dem VXO angeschlossen ist. Bei Rastung der PLL mit einer recht hohen Regelzeit (1-2 Minuten), befindet sich die Regelspannung genau auf der Hälfte der Betriebsspannung und für diesen Punkt ist die Rastanzeige auch eingestellt.

Das Gerät besteht aus sieben einzelnen Baugruppen:

1. Baugruppe: Antenne (Ferritstab, Schwingkreis, HF-Verstärker)
2. Baugruppe: Vorverstärker (TCA440, Quarzfilter, dann nochmal TCA440)
3. Baugruppe: Empfänger/Impulsformer (TCA440, Quarzfilter, dann nochmal TCA440, OPVs für Sinus-Rechteck-Umwandlung)
4. Baugruppe: Teiler für 2500 Hz + Phasenkomperator (TTL-CMOS)
5. Baugruppe: Regler + Regelspannungserzeugung
6. Baugruppe: VXO 10 MHz, gezogen mit Kapazitätsdiaode BB809
7. Baugruppe: Frequenzteiler und BNC-Anschlüsse

Die Probleme haben mit häufigem Ausrasten bis hin zum Nicht-Funktionieren gereicht. Das das Gerät recht alt ist, habe ich einen Neuabgleich versucht. Die Unterlagen (Bauanleitung) inkl. Schaltbilder und Abgleichanleitung liegen mir vor.

Das 77.5 kHz-Signal verlässt den Vorverstärker mit ungefähr 2 Vss und ca. 100 mV Restamplitudenmodulation. Die Regelzeiten für die AGC im Vorverstärker sind recht lang gewählt um die Amplitudenmodulation (100/25%) des Senders auszugleichen. Der Quarzfilter (77.5 kHz-Quarz) im VV ist ordentlich abgeglichen (Parallelkapazitäten). Es kommt ein sauberer Sinus hinten raus.

In der 3. Baugruppe gelangt das Signal über den Eingangskreis wieder an einen TCA440 und wird verstärkt (2.2 Vss, kaum Restamplitudenmodulation) und dem Quarzfilter zugeführt. Die Einfügedämpfung ist hier recht hoch, sodass nachfolgend wieder mit einem TCA440 verstärkt wird um nachfolgend ein Rechtecksignal zu formen.

Bis zum Quarzfilter sieht das Signal ordentlich aus, jedoch rastet die PLL nur kurz ein und dementsprechend viel Jitter hat der 10 MHz-Oszillator. Ich habe vor dem Quarzfilter und nach dem Quarzfilter mit dem Oszi gemessen (beide Kanäle gleichzeitig) und auf das Signal vor dem Filter getriggert. Am 2. Signal erkennt man eine Phasenverschiebung (T301/T302) und Phasenjitter, der sekündlich Auftritt. Die Restamplitudenmodulation des Signals vor dem Filter ist mit 1-2 mV jedoch sehr gering. Es könnte vom Einschwingvorgang des Quarzes kommen??

ELV kann/will mir nicht helfen, da sie selber keine Unterlagen mehr zu dem Gerät haben (Anfang-Mitte 80er). Deswegen habe ich den enstprechenden Schaltplan mal angehängt. Vielleicht hat einer von Euch Ideen? - Mir fällt auf, das beim Abgleich C11 voll eingedreht (40pf) ist, sodass die Amplitude maximal ist. Ich nehme einfach an, dass dies die Spannungsgegenkopplung sein soll, die aber bei mir die Hauptkopplung übernimmt Mache ich diese Kopplung loser, so sinkt die Amplitude. - Meine Vermutung ist, dass der Quarz nicht mehr resonant ist.

Auch kommt mir diese Art der Filterkonstruktion unüblich vor. T301, T302, C311, C312 und zugehörige Widerstände bilden das Filter... Da der Jitter am 10 MHz-Ausgang bereits bis zu +/- 2-3 Hz beträgt, ist dieses ansonste schöne Gerät völlig nutzlos. Da ist der OCXO meines Zählers um 4 Zehnerpotenzen genauer.

Vielen Dank!

Sven




[ Diese Nachricht wurde geändert von: SvenL am 18 Aug 2008 18:27 ]

1) Bei so alten Geräten immer erst mal nachschauen ob die Elkos noch gut sind, oder ob die Versorgungsspannungen verbrummt sind ...

2) DCF hat irgendwann in grauer Vorzeit zusätzlich zur AM eine Phasenmodulation mit einem PRN-Signal eingeführt. Möglicherweise irritiert das die PLL.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 18 Aug 2008 22:51 ]

Die Elkos sind noch gut. An der entscheidenden Stelle sind auch keine Elkos im Spiel.

Vor dem Quarzfilter ist das Signal ok, danach Jittert es. Das alles passiert noch vor der PLL. Und die lässt sich mit einer Regelzeit von 1-2 Minuten von der Phasenmodulation nicht beeindrucken

Die Schaltung des Filters selbst finde ich aber komisch...vor allen Dingen die Rückkopplung an den T301.

Sven

T301 und 302 sind eine Phasenumkehrstufe für ein Brückenfilter das aus dem Quarz plus C311 und dem Trimmer C311 als Brückenzweige gebildet wird.

Möglicherweise ist das Filter zu schmalbandig. Gemäß PTB-Mitteilungen Nr 114/2004 ist eine Bandbreite von mehreren hundert Hertz für optimalen Empfang erforderlich.
Siehe Seite 361: http://www.ptb.de/de/org/4/44/pdf/dcf77.pdf


Onra

Zitat :

Das alles passiert noch vor der PLL. Und die lässt sich mit einer Regelzeit von 1-2 Minuten von der Phasenmodulation nicht beeindrucken

Das glaubst du !
Der Phasenvergleicher wird nur durch die trägerfrequente Phasenumtastung völlig übersteuert.

Zitat :

Möglicherweise ist das Filter zu schmalbandig.

Was ja auf dasselbe hinausläuft.
Phasenmodulation und Frequenzmodulation sind ja nur zwei Seiten derselben Medaille.

Zitat :

Seit Juni 1983 wird dem Träger von DCF77 zusätzlich zur Amplitudenmodulation (AM) noch eine pseudozufällige Phasenumtastung aufmoduliert, die in Kapitel 4.3 gesondert beschrieben wird.

Das haben die Erbauer des Geräts vermutlich noch nicht berücksichtig und deshalb rastet dir jetzt die PLL aus.

Abhilfe:
Unterdrück die Erzeugung der Regelspannung während der maximal 0,2s dauernden Marken und lass den Oszillator dort frei laufen.


_________________
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Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 19 Aug 2008  3:11 ]

Zitat : Onra hat am 19 Aug 2008 01:14 geschrieben :

T301 und 302 sind eine Phasenumkehrstufe für ein Brückenfilter das aus dem Quarz plus C311 und dem Trimmer C311 als Brückenzweige gebildet wird. Möglicherweise ist das Filter zu schmalbandig. Gemäß PTB-Mitteilungen Nr 114/2004 ist eine Bandbreite von mehreren hundert Hertz für optimalen Empfang erforderlich. Siehe Seite 361: http://www.ptb.de/de/org/4/44/pdf/dcf77.pdf

Die Demodulation ist hier nicht gewünscht. Es wird sogar einiger Aufwand betrieben um die Amplitudenmodulation herauszuregeln. Zur Synchronisation wird der 10 MHz-Oszillator phasenstarr an die Trägerfrequenz von DCF77 angebunden.

Der Bausatz ist von 1986. Wenn seit 1983 phasenmoduliert wird, so sollte das eigentlich schon Berücksichtigung gefunden haben. Allerdings ist dieses weiße Phasenrauschen für die PLL mit der langen Regelzeit uninteressant. Über die Regelzeit gemittelt, sollte sich das Rauschen weitgehend ausgeglichen haben.

Hauptsächlich weiß ich im Moment noch nicht woher der Jitter nach dem 2. Quarzfilter kommt. Bereits nach dem ersten Filter hat man einen guten Sinus, der noch einmal verstärkt spektral recht rein ist. Um die Sörfestigkeit zu erhöhen (Oberwelle der Fernseherzeilenfrequenz von 625 Hz) wurde wohl zusätzlich ein weiterer Filter eingeplant.

Am Anfang meiner Versuche rastete die PLL so gut wie gar nicht ein. Mittlerweile bekomme ich sie stabil über mehrere Stunden hinweg eingerastet, aber der Phasenjitter ist eben da. Misst man mit dem Oszi vor dem Filter und triggert auf dieses Signal und misst das Signal hinter dem Filter mit dem 2. Kanal, so kann man deutlich die Schwebung im Sekundentakt erkennen. Es ist, als ob die Phase im Takt, der wohlgemerkt kaum noch vorhanden Amplitudenmodulation, ausgelenkt wird und dann innerhalb von 0,5s in der Phasenlage zurückschwingt. Dann ist die Phase des Signals kurz starr bis zum nächsten Sekundenimpuls. - Dieses Verhalten kann ich mir nicht erklären... Man kann es sehr schön auf dem Oszillografen erkennen. Ich kann auch gern einmal ein Video aufnehmen

Das 77,5 kHz-Signal nach dem Filter hat dadurch eine Genauigkeit von +/- 3 ppm (!), was völlig unbrauchbar ist und den Grund für das ausrasten der PLL darstellt. Ist die PLL eingerastet, so wirkt sich dieser Jitter durch den Phasenvergleich bei 2500 Hz auch auf den 10 MHz-Oszillator aus. Dessen Signal jittert trotz langer Regelzeit auch ein wenig. Die Genauigkeit liegt hier bei 1*10-6 in 10s, was gute Quarze ja schon hinbekommen :). Tatsächlich müsste die Genauigkeit in der Region 1*10-10 für 10s und 1*10-12 für einen Tag und sogar 1*10-13 auf einen Monat betragen! Auch wenn diese Werte vielleicht etwas hochgegriffen sind, so würde ich mich mit einer Genauigkeit von 1*10-9 auf 100s zufriedenstellen.

Viele Grüße!

Sven

Edit: Ich bin davon ausgegangen, dass vielleicht der Filterquarz gealtert haben könnte und habe Parallelkapazitäten von 10-100 pF parallel zu C312 geschaltet was den Effekt noch verschlimmert (festere Kopplung?). Parallelkapazitäten zum Trimmer C311 bringen auch keinen Erfolg. Wie würdet ihr hier weiter vorgehen, um den Quarz etwas zu ziehen?

Den Quarz tauschte ich gegen ein Exemplar aus einer alten Funkuhr. Die Funkuhr läuft mit dem Originalquarz ohne Probleme und auch der Jitter ist noch da...



[ Diese Nachricht wurde geändert von: SvenL am 19 Aug 2008 15:19 ]

Hast du mal die Gleichspannungsverhältnisse an den Transistoren rund um diesen Quarzfilter überprüft ?
Vielleicht funktioniert die Phasenumkehrstufe nicht mehr richtig.

P.S.:
Evtl. hat auch der 40pF Trimmer das Zeitliche gesegnet, oder es gibt da kalte Lötstellen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 19 Aug 2008 17:51 ]

Die Phasenumkehrstufe arbeitet korrekt. Eine Phasenverschiebung von 180 Grad sieht man am Oszi.

Ich bin gerade dabei mit der Gegenkopplung herumzuspielen. Erhöhe ich diese, so wird der Effekt geringer. Allerdings übergehe ich da ab einem gewissen Pegel den Quarz.

Sven