GPS DAŽNUMO ETALONAS -KOMPARATOR

Хочу поделиться очередной новой своей конструкцией. Это GPS эталон-компаратор частоты. С помощью этого прибора можно проверять и калибровать частотомеры, осциллографы (развёртки), калибровать стандартные опорные генераторы 5 и 10 MHz. На выходе прибора так же можно получить ряд эталонных частот: 0.25; 0.5; 1; 2; 4; 3; 6; 8; 12; 16 . 24 MHz. И эти же частоты делённые на 10. Точность эталонных частот судя по данным из литературы по GPS сигналом не хуже 10 в -12 степени.
Ну а теперь не много пред истории. Где то в конце 2013 года я сделал приёмник-компаратор на частоту эталонного передатчика 66,6666 KHz. http://www.qrz.lt/ly2bok/Rusian%20va...t/Standart.htm Всё меня удовлетворяло, но вот года два, как на частоте 66,666 KHz постоянно стали появляться помехи в самый не подходящий момент от всякой не качественной бытовой техники. Ни какие "танцы с бубном" и с магнитной антенной не помогали. Стал искать информацию по GPS эталонам. Всё красиво и хорошо в приёмниках которые мне попадались, кроме того что они привязаны к компу (нет автономности) или время готовности после включения доходит до 24 часов! Меня это не устраивало. И вот мне повезло, наткнулся на этот сайт https://www.eddy.com.ua/archives/149 Там описан GPS приёмник-эталон частот, и даны прошивки к контроллеру. Полностью автономный (не привязан к компу), время готовности максимум несколько минут. Пока приёмник не захватит сигнал со спутников. Хочу выразить огромную благодарность автору Eddi за его конструкцию!!! Взяв за основу этот приёмник, я его несколько видоизменил, чтобы можно было использовать это приёмник не только как источник эталонных частот но и как компаратор для поверки и калибровки стандартных опорных генераторов 5 и 10 MHz.

Теперь по схеме. Схема достаточно проста и не требует особых пояснений. Сразу хочу отметить, что в качестве GPS приёмника надо использовать модули NEO-7M, NEO-7N или NEO-8. С модулем NEO-6, могут быть проблемы при формировании сигналов выше 4 MHz.
Печатную плату не разводил, собрал на макетке. Корпус применил от какой то раздолбанной СБ станции, что попалась под руки.
Антенну я применяю активную, выносную с магнитом, кабель 5 метров. Так удобней. Цепляю антенну за карниз окна, окно выходит на юг, и ни каких проблем.
В качестве индикатора в режиме компаратора, я применяю цифровой осциллограф, но можно и аналоговый. На вход "У-1" подаём сигнал с выхода Х2 (по схеме).
На вход эталона 5/10 MHz (Х1) подаём сигнал с выхода поверяемого генератора 5 или 10 MHz, переключатель Р2 переключаем в соответствующее положение, с выхода "синхр" сигнал подаём на второй вход "У-2" осциллографа. Осциллограф синхронизируем от канала "У-2". Развёртку устанавливаем 500ns/дел.
На выходе эталона устанавливаем частоту 2 MHz, переключатель Р1 эталона в положение fx/10.
На экране осциллографа наблюдаем картину.

На этой картинке мы видим что импульсы переместились в лево почти на пол периода. Зная время за которое импульсы сместятся ровно на период, мы можем посчитать отклонение частоты поверяемого генератора от эталона. Посчитать можно по формуле
0.001:(сек.*200)=пог решность.
Где: сек. время смещения импульсов на период
200 частота сравнения KHz
* знак умножить
На пример, время смещения в лево на период 10 сек. тогда 0.001:(10*200)=0.000 0005 Что соответствует -5*10 в -7 степени.

Нижний сигнал (голубой), это сигнал "синхр.", верхний сигнал (жёлтый), короткие импульсы, это эталонный сигнал. Этот сигнал (короткие импульсы) будут дрейфовать по экрану в лево или в право, со скоростью в зависимости от точности установки поверяемого генератора 5 или 10 MHz. Если импульсы дрейфуют в право, частота выше, если в лево ниже. В идеале импульса должны стоять на месте, но так на практике не бывает. Для определения погрешности установки частоты поверяемого генератора надо засечь время в течении которого импульсы переместятся точно на один период следования. Это удобно сделать в цифровом осциллографе включив режим дисплея "послесвечение вкл."

Если использовать обычный осциллограф, то сигнал с разъёма Х2 (по схеме) подаём на вход "У" а сигнал синхр. на вход внешней синхронизации осциллографа. Осциллограф должен быть в режиме внешней синхронизации. А дальше как описано выше.
Если нам нужно получит на выходе калибратора одну из эталонных частот, то переключатель Р1 устанавливаем в положение fx/1. Частоты выбираются кнопкой "выбор MHz". Частоты переключаются последовательно по кругу. Сигнал снимается с разъёма Х2.

Дополнение схемы для 5 ir 10 МГц

В продолжение темы, не большая доработка эталона, позволяющая получить ещё две "круглых" частоты 5 и 10 MHz. На подобную тему есть новая ветка на форуме http://www.cqham.ru/forum/showthread...4%F3%EB%E5-GPS Но в этом методе есть существенный не достаток. При умножении частоты, пропорционально умножается и джиттер. В моём варианте применена система ФАПЧ с достаточно большой постоянной времени, что позволяет уменьшить джиттер. Почему я выбрал именно 5 и 10MHz. Это стандартные частоты опорных генераторов большинства промышленных частотомеров. Я использую сигнал частотой 5 MHz в качестве внешней опоры для своего частотомера Ч3-63/1. При этом мне не нужно ждать более часа пока прогреется опорный генератор частотомера, чтобы получить максимально возможную точность.
Теперь по схеме. ФАПЧ работает на частоте 1MHz. Поэтому надо установить на выходе GPS частоту 1MHz. Эта частота подаётся на вход частотно-фазового детектора. На второй вход частотно-фазового детектора подаётся сигнал с выхода делителя на 10 (микросхема D5). На вход делителя приходит сигнал 10MHz с выхода кварцевого генератора управляемого напряжением с ФАПЧ. Таким образом мы получаем эталонную частоту 10MHz. Как подключить дополнительную плату с ФАПЧ к основной схеме, думаю понятно. Нумерация элементов на схеме ФАПЧ сквозная к основной схеме. Переключатель Р1 заменён на переключатель на 3 положения (был не 2). Появилось положение 5-10MHz. В этом положении включается кварцевый генератор. Выбор частоты на выходе эталона в этом режиме выбирается переключателем Р2- 5 или 10MHz. Разъём Х2 был подключен к выходу N8 микросхемы D5, теперь к выходу N3 микросхемы D7. Частота 5 или 10MHz снимается с разъёма Х2.
При первом включении и настройке ФАПЧ, нужно контролировать вольтметром напряжение в контрольной точке КТ1. Переключить переключатель Р1 в положение 5-10MHz, Выбрать частоту GPS 1MHz. Вращая сердечник катушки L1 добиться срабатывания ФАПЧ. При этом напряжение в L1 должно меняться при вращении сердечника. Вращая сердечник L1, установить в контрольной точке КТ1 напряжение примерно +3 вольта.
По применённым деталям. Кварцевый резонатор я применил в стеклянном корпусе, как на фото. Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 5мм, сердечник ферритовый.