LPRO-101から60MHzを出力

ルビジウム発振器のLPRO-101です。中古品の原子時計ですな。
簡単な改造で高精度60MHzを出力できる様になりました。




【LPRO-101について】
LPRO-101で検索すれば色々と情報が得られるので概要は記載致しません。
FE-5680Aもルビジウム発振器ですが、今回の記事はLPRO-101のみ対応です。
FE-5680Aの方は内部回路が違いますから対応不能でしょう。
今回の改造にあたっては、EFRATOMとDATUMの差は無いと思います。

さて、取り出した高精度60MHzをどうするか?
DDSのクロック源にするのが最も活躍できる感じですな。
他には、
単純にロジックICを使って分周回路などを組めばジッタも少ないかも知れません。
3分周で20MHz、5分周で12MHz、10分周で6MHz。何かに使えそう。
周波数精度は10MHz出力と同等の様です。ですが無保証と致します。
ちなみにオーディオ用としては優れると言い切れない所がナニです。(爆)


【ふたを開ける】
*ネジ2本と貫通コン付きのコネクターを外します。
 向きを間違えない様にメモしておきましょう。
 ②④ピンがシャーシに落ちますから間違えればショートでしょう。
*あとはハメコミの蓋を外すだけです。
 ポッチ(小突起)と凹みの勘合で嵌ってますから、浮かすとか、
 あるいはテコの原理か。小型マイナスドライバー等で出来ると思います。
*筐体の板金が何となくですが、パーマロイみたいな見た目と質感です。
 結晶組織などを曲げちゃうと磁性特性が劣化してしまう可能性もあるかも?
 可能な範囲で大きく曲げない様にします。

そしてフタを外すとこうなります。
e0298562_23334414.jpg



【基板を見てみた】
詳しい回路図など当方も判りません。
たぶん下図みたいな感じの回路ブロックです。無保証です。(爆)
e0298562_2334047.png

*20MHzのVCXOがロジックICであるという所が残念な回路ですな。(爆)
*レギュレーターの7805も性能が怪しいですな。
 でもこれは低ノイズレギュレーターに交換可能かも知れません。
 今回はやめておきます。
*20MHzを10MHzに分周しているのが74AC74で、
 74AC74の出力をLCフィルターに通して50Ωインピーダンスに合わせて出力。
*ロジックICの出力を直接外部に出せばコンパレーター不要でロジックレベルです。
 20MHzと10MHzが取り出せます。でも今回は実行致しません。
*60MHzですが、FPGAで3逓倍されて60MHzとなりまして、
 アンプ経由でトランスを駆動している様です。
 トランスの振幅レベルはやたらと大きいので直接取り出すのは駄目でしょう。
 今回の記事は、このあたりから信号を頂く事と致します。


【60MHzを取り出す方法】
当方が実験しました所、60MHz駆動のトランスからは漏れ磁束が多い感じです。
その漏れをコイルで拾えば良いのです。
そんな訳で細い同軸線の先に空芯コイルを取り付けてみました。
e0298562_23361010.jpg

まあ寸法は1mmくらい違っても問題無いでしょう。
振幅の他に50Ω整合が重要な場合はφや巻き数等をご検討下さい。
当方が作った奴は60MHzで100Ω程度の様です。

コイルが完成したら、
コイルをトランスに近づけます。
直接の接触は避けます。突き刺さってショートして故障したら悲劇ですな。
当然ですがVCXOのあたりは手を触れない様にします。
LPRO-101の電源を入れて、オシロかスペアナで周波数と振幅を確認。
コイルの位置と角度を調整すると振幅が変わりますので調整します。
e0298562_23362661.jpg

基板上のピンヘッダに配線を挟み込んで固定してみました。(爆)
50Ω負荷なども確認し、良さそうならシリコンボンド等で固定します。
これで完成。
フタですが、金切り鋏で切り欠きを作り配線を外に出しました。
e0298562_23364255.jpg

非接触で絶縁して60MHzを取り出す事が出来ました。


【測定】
条件ですが、LPRO-101に供給する電源構成は低ノイズ高安定と致します。
まずは周波数の確認です。
LPRO-101の10MHz出力を基準として、新設した60MHzを測定してみました。
e0298562_2337344.jpg

ピッタリですな。高精度60MHzの様です。
次に波形ですな。
10MHzの方にトリガを掛けて、∞のパーシスタンスで5分間程度放置しました。
波形の重ね合わせですから、何らかの変動があれば波形がブレたりします。
観測の結果、10MHzと60MHzの間に目立った位相変動は無さそうです。
e0298562_23372854.png

問題無く動いている様ですな。

スペアナ波形は割愛します。
元々の10MHz出力の周囲にも背の低い髭がちょこちょこ...(爆)
安定度と周波数精度以外をご所望ならOCXOの方が良いかも知れません。


【ちなみに】
LPRO-101に供給する電源電圧は標準で24V。ヒートシンクが必要らしいですな。
19Vでも動作しますが、その場合は
LPRO-101へヒートシンクを付けると冷え過ぎてPLLロックしにくい様です。
内部のルビジウムランプが冷え過ぎちゃうんでしょう。

60MHzを扱うロジックICですが、150MHzで動く様なICを使いましょう。
70MHz動作の74HC74で分周実験したら遅れが多くて駄目でしたよ。


【注意事項】
真似していじって壊しても当方は知りません。
火災等にならない様に自己責任でお願いします。
そして当方はめんどくさいので一切サポート致しません。(爆)

以上です。



























♪夕焼け小焼けで日が暮れて〜。

イエーイ。

オレが昔、夕焼けだった頃、

弟は洗濯機だった。
  ロックを聴くのが好きで、いつもシビれていた。

父さんは冷蔵庫だったけど、事業が成功してからは、
  懐がとても暖くなった。

そして母さんはサービスキャンペーンに行くと言ったきり、
  帰ってこなかった。

わかるかな? わかんねーだろーな。

イエーイ。











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by ca3080 | 2014-04-18 23:57 | 電子工作(一般)
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