Koostame CMOS skeeme

[fre]

Vs: Koostame CMOS skeeme

Faasdetektor.

S. A. Birjukov oma raamatus "Электронные часы на МОП интегральных микросхемах"
(Ilmunud aastal 1993 sarjas "Массовая радиобиблиотека", Выпуск 1178, internetist on
vabalt allalaetav) lk. 48 avaldab skeemi faasdetektorist, millega on hea elektronkella käiku
täpseks häälestada. Hea abivahend kui pole sagedusmõõtjat, aga vast ka siis kui see on.
Eeldab "etalonsageduse" 32768Hz võtmist juba täpse käiguga kellalt. See antakse sisendile,
mis minu (ümber)joonistatud skeemil on sisend "FE". "Etalonkellaks" oleks mul kasutada
näiteks programmkella Grässlin moodul, mis on varustatud lisatrimmeriga käigutäpsuse
reguleerimiseks (skeemil punktiiri sees).
Sisendile "FK" antakse samasugune sagedus häälestatava elektronkella kvartsgeneraatori
"kontrollväljundilt".

Kui sagedused on võrdseks reguleeritud, helendab LED ühesuguse heledusega.
Kui sagedused on aga erinevad, on LEDi heledus muutlik. Kui näiteks kontrollitav
sagedus (sisendile "FK") on "etalonsagedusest" veidi madalam, muutub LED-i
heledus sujuvalt nõrgemaks, misjärel järsku süttib ja jälle sujuvalt nõrgeneb jne.
Vastupidisel juhul on protsess ka vastupidi - sujuv heleduse kasv ja järsk kustumine.
Erinevuse korral üle 5Hz võib kasulik olla kõrgeoomise kuulari ühendamine LED-iga
rööbiti, kuid täpsem reguleerimine oleks ikkagi LED-i järgi. Tõsi, faasdetektoriks võib
kasutada palju lihtsamat skeemi, üheainsa XOR loogikalüliga, kuid see ei anna teavet,
kumb sagedus on kõrgem või madalam. К561ТМ2 võib asendada näiteks К564ТМ2
К176ТМ2, К176ТМ1 (sellel pole sisendeid "S") või "lääne" CD4013.

Teine faasdetektori skeem ka veel:


Sellise skeemiga väike moodul oli mul tehtud ühe sagedussüntesaatori jaoks.
Väljundilt (mis rööbiti kondensaatoriga C1) läks PLL juhtpinge VCO varikapile,
R4 ja toiteotsa vahel olev LED aga oli tähistatud "Unlock" ehk selle süttimine
andis teavet et faasihaaret pole (rikke puhul pidev helendamine või korraks
süttimine kui süntesaatori sagedust vahetada).
Mida tähendab lühend "LED", teab ilmselt valdav enamus foorumiliikmeid,
aga "PLL" ja "VCO" pärinevad juba sagedussüntesaatorite teooriast...

P.S. Hiljem on ajakirjas "Радио" nr. 4 / 2003 lk. 31 ilmunud veidi teistsugune
faasdetektori skeem:
http://rfanat.qrz.ru/s7/syn_r403.htm
Mille poolest selline transistoridega variant parem võiks olla, ma ei oska arvatagi...

[fre]

Vs: Koostame CMOS skeeme

Tuletaks veel ka siin teemas meelde, miks elektronkellade kvartsid
tehakse just sagedusele 32768Hz. Esimene põhjus on, et sellist
sagedust on lihtne järjest kahega-kahega-kahega jne. jagada, et
kellale sobiv kasvõi 1 herts saada (periood 1 sekund). Sellest aga
eelmine sagedus 16384Hz oleks häirivalt kuuldav kõrge vilena
töötamise ajal. Mäletan et kunagi tuttav tegi kella 8000Hz kvartsiga,
mis oli küll vaikses toas häirivalt kuulda.
Siit mõte, et kas 32768Hz oleks mingi mikrofoniga kättesaadav
kvartsi läheduses, ikkagi kontaktivabalt ja seega sagedust mitte
mõjutades. Kasvõi eeltoodud faasdetektorile "etaloni" saamiseks.
Kas kellelgi on kogemust, milline mikrofon sellist, suhteliselt kõrget
helisagedust veel rahuldavalt "kuuleks"? Mõtlen et muude mikrist
tulevate helide väljafiltreerimiseks paneks ühe kellakvartsi jadamisi.
Peaks katsetama...

[moi]

Vs: Koostame CMOS skeeme

On küll mõõdetav, odava 2 $ WM61-ga, tvalise kõne nivoo on kuskil 60-70 dB samas skaalas.





Isegi teine harmooniline on mõõdetav

[fre]

Vs: Koostame CMOS skeeme

Ja lähebki huvitavaks...
Seda minagi kahtlustasin et isegi suvalise elektreetmikrofoniga
võiks proovida, tundlikkuse graafikud ei näita kõrgete, veel kuuldavate
sageduste osas mingit erilist langust, küllap siis ka seda veel "kuuleb".
Kõrvaga muidugi ei kuule, aga ostsilloskoop näitaks ära.
Mikker vast mõne sentimeetri kaugusele kvartskellast või vastu korpust.
Nii palju tuleks enne võimendada, et seejärel nt. Schmitti trigeriga signaal
veel faasdetektorile sobivaks "kandiliseks" teha.

[A.R.]

Vs: Koostame CMOS skeeme

Kas see kvartsi võnkumine ei peaks siinus olema?
Kus SIIN piltidel kvartsi võnkumine näha on?
Ei saa aru
***
Kui kunagi sai sagedusi paika ajada ja siis oli seal selline riist kasutada:
Siinussignaal anti Y teljele ja sama siinus nihutatuna X teljele.
Võrreldav sagedus läks Z teljele (heleduseks).
Ekraanile tekkis ring, millel liikus valguspunkt.
Kui punkt ei liikunud, oli sagedus sama.
***
70-ndate ajal tõid mõned kolleegid SEALT kelli, mis 50 Hz peal töötasid.
Kuna MEIL, SIIN, oli võrgu sagedus kuskil 46-47 vahel, näitasid kellad muud aega.
Siis sai neile lisatud kvartsgeneraator ja jagatud see 50 Hz peale.
Tuli üsna pisike ja mahtus kella sisse ära.

[Starfish]

Vs: Koostame CMOS skeeme

Kas see kvartsi võnkumine ei peaks siinus olema?
Kus SIIN piltidel kvartsi võnkumine näha on?
Ei saa aru

Kõige kõrgem piik satub sinna 33kHz joone kõrval ja 2. harmooniline on samuti nähtav, mõlemad on nummerdatud 1. , 2.

[fre]

Vs: Koostame CMOS skeeme

Kas see kvartsi võnkumine ei peaks siinus olema?
Kus SIIN piltidel kvartsi võnkumine näha on?
Ei saa aru
***
..........

Neil piltidel näitab spektrit ("linnuke" on kastis "Spectrum"),
allservas on sageduse telg näha. Mul on vaja 32768Hz
eraldada, prooviks teised välja filtreerida, ilmselt selleks
oleks kasulik lasta signaal läbi samasuguse sagedusega
kvartsi, need kellade kvartsid on ju jadaresonantsiga nagunii...
Tea kui kaugel kvartsist mikrofon oli selle spektri ülesvõtmisel?

Ekraanilt faaside erinevust vaadata oleks ju uhke, aga palju
lihtsamalt saab sedasama ka LED-i heleduse muutuse järgi.

[fre]

Vs: Koostame CMOS skeeme

Eelneva mõtte või idee selgituseks koostasin mingi esialgse skeemi.
Kindlasti tuleb suuremaid või väiksemaid muudatusi, need selguvad
aga alles maketeerimise ja katsetamiste käigus. Skeemi mõlemasse
sisendisse ühendaks elektreetmikrofonid, näiteks arvuti omad...
Ühe paneks "kuulama" täpse käiguga "etalonkella", teise aga teisele,
mida siis sama täpseks reguleerida saaks. Siis niisugused mõtted...

Skeemil klikkides peaks seda ka suuremana näitama.

[fre]

Vs: Koostame CMOS skeeme

...... Skeemi mõlemasse sisendisse ühendaks
elektreetmikrofonid, näiteks arvuti omad... ......

Ei õnnestunudki mul seda 32768Hz kvartsi võnkumist
mikrofoniga kätte saada, Võimendust oli küll piisavalt,
aga ostsillograafi ekraanile signaali ikkagi ei saanud.
Seega loobusin signaali kättesaamisest kontaktivabalt.

See valgusdioodiga faasdetektori skeem töötab kenasti,
aga "etaloniks" kasutasin siiski programmkella "Grässlin"
üht moodulit, millele lisasin trimmerkondensaatori selle
kvartsi töösageduse täpseks timmimiseks. Faasdetektor
oli vägagi abiks minu VCXO skeemi katsetustel, teemas
https://www.elfafoorum.eu/forum/tehn...92#post1120292

[moi]

Ossiga ei pruugigi näha. Ma mõõtsin seda helikaardiga mille mürad on kuskil -110dB ja mis teeb 24 biti ning 192 kHz pealt spektraalanalüüsi. Digossil on tavaliselt 8 bitti, nii et nõrk signaal kaob kvantimismüradesse. Analoog ossiga ei näe kohe kindlasti midagi.

Panen selle kaotsi läinud pildi ka uuesti.

[fre]

See pilt oli mul meeles ja ahvatleski katsetama...
Oleks ju pidanud ostsilloskoobi ekraanil ka seda
sagedust nägema. Aga vast võimendi müra või
midagi taolist ainult oli, nagu mäletan.
Siiski veel küsiks, kui kaugel oli mikker kvartsist?
Võib-olla tasuks veel üritada, ehk läheb asjaks...

[moi]

Mikker oli umbes sentimeeter kvartsist.
Mikker polnud ka tavaline elektreet vaid laiaribaline WM61, mille taga on ka laiaribaline ise ehitatud võimendi kahel opakal. Pildilt puudub kuskil 20kHz peal olev mingi koduse muunduri müra, mis on peaaegu sama nivooga kui kvarts, sellised mürad võivad ka sul olla ja need segavad oluliselt.
Ilmselt mängib siin rolli ka spektraalanalüsaatori võimekus. Ma ei tea mis ossiga sa vaatasid aga REW-i spektraalanalüsaator on helisagedusribas ilmselt palju võimekam kui mis tahes digioss.
Proovi esiteks suvalise kättejuhtuva 96kHz võimelise helikaardi ja REWiga, mis sealt näeb.

[fre]

Kas ma just mingit erilist mõõtemikrofoni selleks endale otsiks...
Tookord ma oletasin et isegi suvalise elektreetmikrofoniga
võiks proovida, sest tundlikkuse graafikud ei näita kõrgete,
veel kuuldavate sageduste osas mingit erilist langust ja ehk
nad siis ka seda kõrgemat võiks veel piisavalt hästi "kuulda".
Sentimeetri jagu eemalt ei mõjutaks veel kvartsi sagedust
ka märkimisväärselt. Nii et tasub sel teemal veel mõelda...

Kellasseppade profiriistad "kuulavad" selle asemel ilmselt
hoopis sekunditaktis kostuvat või muud tiksumise heli ja
võrdlevad / mõõdavad neid, nagu olen millalgi internetist
uurides aru saanud. Võib-olla õnnestub kvartsi sagedust
ka mingi pooliga nagu antenniga elektromagnetkiirgusena
kvartskella lähedalt kinni püüda. Olid justkui pildid kus kell
oli asetatud aparaadile mingi plaadi peale. Aga mis selle
plaadi all võiks olla, mikrofon või muu andur, ei tea.