Hallo 10MHz-Clocker,
nun habe ich mich auch mal damit befasst, einen kleinen kompakten 10MHz-Generator zu bauen.
1. Einleitung
In der "Low-Budget-Klasse" bei den Oszillatoren gibt es derzeit kaum eine ähnlich preisgünstigen Oszillator, wie den MV89a aus der St. Petersburger Oszillatorschmiede Morion. Gebraucht bekommt man ihn bereits ab 25,- €.
Ein Wermutstropfen besteht allerdings darin, dass die eingebaute Doppelheizung und der Oszillator über einen gemeinsamen 12V DC Eingang versorgt werden. Intern wird dann auf drei Spannungsregulatoren verzweigt, aus denen Heizung, Oszillator und Referenzspannung generiert werden.
Das ist zwar praktisch, weil man nur eine Stromquelle braucht, ist aber unpraktisch, weil man damit eine saubere Spannungsregelung für den Oszillator bis max. 1,5 A wegen der mitversorgten Heizung hinbekommen muss. Der reine Oszillator wäre mit weitaus weniger Leistung zu versorgen und damit zu regeln.
Bei dem letzten Treffen der Forumscrew bei Gert und seiner Frau (siehe:
http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... 812#p79718), konnte ich mit ihm noch eine für mich offene Frage klären: Er bestätigte meine Vermutung/Befüchtung, dass es für eine saubere Stromversorgung des Oszillators nicht reicht, Trafo, Gleichrichter, Sieb-Elko(s) und einen LowNoise-Regulator zu verwenden, um am Ende die nominalen Ripple/Noise-Werte aus dem Datenblatt des Regulators zu erreichen.
An dieser Stelle nochmals herzlichen Dank an Gert für den Lösungsansatz in Form eines Schaltplans, den er in wenigen Minuten aufs Papier brachte und eine im Ergebnis saubere Stromversorgung realisieren lässt.
Dann habe ich schnell die Teileliste zusammengestellt, bei den üblichen Verdächtigen bestellt, und Mitte der Woche war alles beisammen. Ein Nachmittag Gehäusebearbeitung und ein Tag Platine bestücken und Zusammenbau.
2. Konstruktionsdetails
Da ich mich aus eher pragmatischen Gründen für die technisch nicht unproblematische gemeinsame Unterbringung von Netzteil und Oszillator entschieden hatte, wurde der Trafo vom Gehäuse durch dicke Moosgummibeläge auf Boden und Haltescheibe resonanzentkoppelt.
Gegen mögliche EMI-Störungen habe ich den Oszillator zweifach mit EMI-Folie rundum verkapselt, was nach Datenblatt des Herstellers eine Dämpfung von -60dB erbringt.
Zusätzlich habe ich den Oszillator an vier Seiten mit Schaumstoff beklebt, um die Aufheizzeit zu verringern bzw. die Haltephase zu verlängern. Da der OCXO insgesamt ein gewisses Eigengewicht auf die Waage bringt, habe ich hier von weiterer Resonanz-Entkoppelung abgesehen.
Wie hier schon mehrfach erwähnt, habe auch ich den MV89a extern mit Widerständen und Kondensatoren an "Uin" und "Uref." entsprechend seinen Spezifikationen beschaltet, um offene Ein-/bzw. Ausgänge und damit mögliche Störeinflüsse zu vermeiden.
Hinsichtlich der Stromversorgung wollte ich ursprünglich den TI TPS7A4700-094 verwenden, einer der saubersten Regulatoren; mit seinen maximalen 1A scheidet er aber leider wegen o.g. Leistungshunger des MV89a leider aus.
Eine Kühlkörper-Konstruktion, die die entstehende Hitze während der Heizphase effizient abführen könnte, habe ich mit ihm noch nicht zufriedenstellend lösen können.
So habe ich mich erstmal mit dem LM317 begnügt, dem ich lt. Oszilloskop dank Gerts Schaltkonzept immerhin eine geglättete Spannung mit 12mV Ripple entnehmen kann.
Beim Testlauf war ich zunächst ein wenig beunruhigt über die Temperaturen, die besonders während der initialen Heizphase in den keramischen Widerständen bzw. im Regulator entstehen, aber eine Rückfrage bei Gert klärte mich auf, das es durchaus so temperiert zugehen dürfe. Immerhin wird das geschlossene Gehäuse nach einer Stunde höchstens handwarm.
Bereits beim Einschalten in der Aufheizphase gibt der OCXO 10MHz aus, allerdings noch leicht schwankend - erst in der Haltephase bleibt der Takt genau bei 10MHz.
Die Ausgangsspannung des Taktsignals von knapp 2V bleibt übrigens konstant in einem Bereich von 9-13V Eingangsspannung (mehr habe ich nicht riskieren wollen); unter 9V sinkt der Ausgangspegel dann aber sehr schnell ab, bevor dann auch die 10MHz verlassen werden.
Das 50Ohm-Kabel habe ich direkt am Oszillator-Ausgang (RF) festgelötet, um nicht noch eine weitere BNC-Übergangsstelle zu haben. Beim Kabel handelt es sich um ein robustes Aircell 7, mit einem Dielelektrikum, welches - wie der Name schon sagt - Luftkammern beinhaltet, das durch Verbindungsstege den richtigen Abstand zwischen Innen- und Außenleiter hält. Mit seinen speziellen BNC-Steckern hält es die 50 Ohm auch bis in die Steckverbindung sehr genau ein.
So habe ich das ganze auf- und eingebaut.
Von vorne:
Von hinten:
3. Anschluss an die Mutec MC-3+
Meine drei MC-3+ sind mit ihren Gummifüßen glücklicherweie genau so hoch, dass man mittels dreier T-Stücke und Zwischenadaptern eine starre Verbindung der 10MHz-Eingänge untereinander herstellen kann. Das finde ich aus technischer Sicht eleganter, als kleine Zwischenkabel zu verwenden. Auch hier ist die Devise, möglichst wenig Übergangsstellen und damit potenzielle Störquellen zu schaffen. Von unten wird das 10Mhz-Signal zugeführt, oben am anderen Ende sitzt der Abschlusswiderstand.
Da die MC-3+ ihren Eingang auf 75 Ohm spezifiziert hat, der Morion MV89a aber auf 50 Ohm läuft, muss in dem Falle die interne Terminierung der MC-3+ deaktiviert werden (was problemlos mit einem Jumper realisiert wird) und die Kette extern mit Abschlusswiderstand auf 50 Ohm getrimmt.
4. Klang
Der Lohn des Aufwandes ist aus meiner Sicht beträchlich: Im Gegensatz zu der vor ein paar Wochen getesteten Rubidium-Clock (siehe
http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... 976#p78401), bei der mich das Ergebnis in Anbetracht des ökonomischen Aufwandes nur begrenzt überzeugen konnte, fällt der Unterschied dieses Mal viel deutlicher aus - selbst bei der Ansteuerung von nur einer Mutec MC-3+. Ich muss sagen, ich bin ziemlich begeistert von dem, was ich höre. Um nicht immer wieder die gleichen Formulierungen verwenden zu müssen, beschränke ich mich auf drei Worte: mehr Räumlichkeit, mehr Detailauflösung, mehr Präzision.
Es erstaunt mich immer wieder aufs Neue, was in Wirklichkeit auf einer schnöden 44.1/16-Aufnahme alles drauf ist.
Abschließend kann ich sagen, dass die Reise in Sachen 10MHz für mich noch nicht zu Ende ist - vor allem was Oszillatoren mit weit besserem Rauschverhalten als der MV89a und eine bessere Stromversorgung anbelangt. Dazu mehr Details, wenn aus den derzeitigen Vorbereitungen etwas konkretes geworden ist.
Grüße
Fujak