Das Frequenznormal mit 13MHz-Konverter

 Nach langen Versuchen mit einem 13MHz-VCTCXO bester Qualität und motiviert durch die hervorragenden Eigenschaften eines im Frühjahr 2004 entwickelten "oberwellenstimulierten" Quarzoszillators reifte der Gedanke, das GPS-Frequenznormal damit zu bestücken. Dabei entstand ein Gerät mit extrem guter Kurzzeitstabilität, ohne Temperaturempfindlichkeit und absolut rückwirkungsfreiem Signalausgang. Einziges (winziges) Manko ist ein geringfügig schlechteres Phasenrauschen im Vergleich zu einem hochgezüchteten Präzisionsquarzoszillator, beispielsweise einem HP'811er. Basisinformationen zur Schaltung und eine ausführliche Funktionsbeschreibung soll diese Technologie verdeutlichen. Die Platine konnte weitgehend übernommen werden. Allein der Oszillatorbaustein mit dem SN74LS321N musste weichen. Dafür wurde folgender Schaltungsteil eingefügt:

Aus Platzgründen musste ein Teil der ursprünglichen Schaltung mit dem NE555 unter die GPS-Empfängerplatine "verschwinden". Wird die Adapterplatine mit dem Jupiter PICO-T verwendet, muss der NE555 aus Platzgründen direkt ohne Sockel eingelötet werden. Ansonsten konnte diese Platine ebenfalls ohne Drahtbrücken einseitig kaschiert verwirklicht werden.

Achtung: Fehler! Der Tantalelko C2 zwischen IC8 und C30 ist leider verpolt eingezeichnet. Der Pluspol muss zu C30/R23 zeigen. Im unten gezeigten Foto (gelb, in der Mitte der Bauteile!) ist er richtig eingebaut. Die Beschriftung zeigt zum TCXO nach "unten"!

Das  nachfolgende Foto zeigt einen Prototypen, mit gesockeltem Timerbaustein (zum Zeitpunkt der Entwicklung gab es den Jupiter-T noch!). Im Experimentierstadium wurden die Schalter nicht verwendet, die Leitungen waren auf der Unterseite gebrückt und die Leuchtdioden provisorisch stehend eingelötet.

Wer einen solchen VCTCXO zufällig besitzt oder ein passendens Exemplar beschaffen kann, und beabsichtigt, ein GPS-Frequenznormal aufzubauen, der kann hier das passende Platinenlayout downloaden. Im Übrigen funktioniert natürlich der an anderer Stelle beschriebene Prozessorbaustein genauso wie in der Originalschaltung.
In manchen Surplus-R&S-Geräten "neuerer" Generation findet sich der abgebildete VCTCXO mit einer Frequenz von 10 MHz. Auch dafür gibt es eine Lösung. Den 74HCT193N und die Bauteile um den Quarz weglassen und das Signal direkt in den 'HC04 einspeisen; fertig!
 
 
 
In der Zwischenzeit habe ich 13-MHz-SMD-TCXOs bester Qualität bekommen. Natürlich wurde mein Frequenznormal mit diesen Dingern bestückt. Um sie verwenden zu können wurde eine winzige Adapterplatine entworfen. Das Bild links zeigt den Vergleich. Diese wird mit gedrehten Pfostenhülsen kontaktiert, welche aus einem Präzisionssockel entnommen sind. Die notwendigen Platinenbohrungen sind  1,4mm. Auf der Hauptplatine lässt sich ein DIL-Sockel einsetzen, oder die Platine wird mit den genannten "Stiften" direkt fest verlötet. Ich arbeit nun seitdem nur noch mit der Konverterversion. Das Ausganssignal steht bei dieser Variante komplett rückwirkungsfrei und äußerst stabil zur Verfügung.

Das Layout (rechts) der Adapterplatine ist äußerst einfach, das Anlöten des winzigen Oszillators dafür etwas kniffliger!


 
 

Hier einige Bilder zur Verdeutlichung:

Beim letzten Bild sieht man gut C2 (gelb in oberen Bildmitte), wie er im Gegensatz zu den falschen Layoutzeichnungen dieser Veröffentlichung richtig eingebaut werden muss!

Da diese Module etwas geringere Ausgangsamplituden erzeugen ist ggf. der Spannungsteiler 27k/9k1 etwas zu korrigieren. Hier sollte ein Gleichspannungspegel von ca. 1,135V anstehen. Bei Verwendung des 74HCT193N von Philips funktioniert aber alles bestens mit oben angegebenen Werten. Andere Herstellertypen können möglicherweise auch andere Bias-Einstellungen notwendig machen. Bitte selber optimieren!