Частотомер на STM32F401

[linkov1959]

Стоимость кварца TCXO больше 10$. Проц и экран по 1.7$. Под обычный кварц на термопасте ставим точечный терморезистор и выводим на АЦП. На частотомер подаем образцовый сигнал и запускаем программу калибровки, которая подбирает коэффициенты для пересчета частоты и заносит их в массив. Это делается один раз для каждого кварца, потом этот массив прошивается в прогу. При расчете частоты число АЦП будет указателем на коэфф. При калибровке мы произвольно и медленно греем и охлаждаем кварц в нужном рабочем диапазоне температур.

[veso74]

Нет "делается один раз". Кварцевые резонаторы стареют. Максимум: в первый год эксплуатации. Затем медленно.
Зависит от поставленных задач, но калибровка должна быть регулярной.

[linkov1959]

veso74, Я беру кварцы со старых материнок, которым по 30 лет. Новые кварцы тоже калибровать один раз, при старении температурная зависимость не меняется, а сдвигается, поэтому достаточно внести одну поправку, а не обновлять весь массив.

[Игорь2111]

Может лучше вместо кварца поставить ТСХО
https://sl.aliexpress.ru/p?key=hrloUez

[pixar]

[uquote="linkov1959",url="/forum/viewtopic.php?p=4511274#p4511274"]с тюнера на спутник выдрал биполярник на 12 Гиг и поставил в схему с ОЭ вместо BC546 - по частоте выигрыш небольшой, а чуйка на низах упала в разы.[/uquote]
146% возбудится в Ваших схемах. Что нибудь попроще ставьте.

[linkov1959]

[uquote="Игорь2111",url="/forum/viewtopic.php?p=4512272#p4512272"]Может лучше вместо кварца поставить ТСХО
https://sl.aliexpress.ru/p?key=hrloUez[/uquote]
Нашел за 1$, но интуиция не советует вестись, нужно брать полноразмерный старый кристалл, оптимизированный под комнатную температуру и очень не спешно снять и скорректировать температурную зависимость +-10 град. У меня достаточно кварцевых термостатов, но это габариты, потребление, время разогрева, но главное, что их не у всех есть.)

[veso74]

ТСХО супер. И забудьте об использовании обычных электронных компонентов (кварцы) в ответственных местах в качестве опорной частоты, если хотим доверять показаниям прибора (частотомер). Бы поставил хотя бы TCXO. Они не так уж и дороги.

[linkov1959]

veso74, Хочется верить, но образование радиофизика не позволяет, у меня диссертация была по пьезокристаллам.

[linkov1959]

Усилитель частотомера до 100Мгц. Чуйка 5мВ, вход проца без усилителя 300мВ.

inF2.jpg

(39.71 КБ) 188 скачиваний

[linkov1959]

При тактовой 125 Мгц можно измерять частоту до 60Мгц. Вход таймера ETR может работать выше тактовой, если использовать входной асинхронный делитель. Настраиваем счет TIM1 на вход ETR, деление от2 до 8 и ARR =1. Выход TRGO на переполнение. Наш вход TIM2 перестраиваем на ITR0 и он уже работает от асинхронного делителя выше тактовой. GD407 гонится до 400Мгц, входной делитель как минимум от 500Мгц, а если сигнал более 300мВ, то никакого входного усилителя не нужно.

[Игорь2111]

В тим2 собственный вход ETR A0. ( с собственным асинхронным пред делителем в ETR)
Единственный 32 бит с таким входом.
А максимальную тактовую для таймеров ГД надо проверять как и потребление при такой частоте.
Если ещё включить 3- АЦП и 10 таймеров как бы не вышел из МК волшебный сизый дым на котором он работает на 400 мгц.

[linkov1959]

Игорь2111, У TIM2 свои задачи. Как вариант отдельный вход ВЧ с прямым счетом и вывод в отдельную строку. Два в одном с продвинутой математикой на две частоты.

Добавлено after 5 hours 57 minutes 24 seconds:
Частотомер очень чувствительный получился и требования к кварцу высоки и его нужно слегка подготовить. Он должен быть старым и нормальных размеров. Нужно заменить выводы на провод 0.1мм. На корпус посадить на термопасту точечный терморезистор 10к и обмотать всё шерстяной ниткой, что бы величина терморезистора однозначно соответствовала температуре кварцевой пластины.

[linkov1959]

Пока просто приклеил терморезистор 10к на штатный smd кварц 25Мгц черной таблетки stm32f401 и с делителя подал на ADC1. Зависимость частоты от показаний ADC почти линейное, никакой таблицы - простой расчет. Результатом доволен, точность 0.02ppm в пределах комнатных температур в любое время.

[linkov1959]

Зависимость ухода частоты кварца от температурных показаний ADC.

linf.jpg

(45.87 КБ) 160 скачиваний

Почти линейно.

[Игорь2111]

Плюс ещё нелинейная и непредсказуемая таблица зависимости частоты от напряжения питания контроллера.
Лучше наверно поставить ТСХО DSB321 с отдельным питанием от малошумного LDO например ADP150-3,3
Проще и технологичней (+250 руб)

[linkov1959]

Игорь2111, уже заказал эту козявку, теперь уже есть, чем посмотреть, на что она способна. Даже при калибровке по двум крайним точкам выходим на уровень OCXO.

[linkov1959]

Если использовать готовую плату stm32f401(черная таблетка), то достаточно к ней добавить маленькую платку входного усилителя с терморезистором, приклеенным к штатному кварцу и откалибровать в двух точках. Получим такую картинку.
https://drive.google.com/file/d/14q_EIg ... drive_link
Смотрим опорную частоту 5Мгц с термостата Ч3-38 после прогрева. Наш частотомер сразу после включения. Вторая строчка - температура в показаниях ADC. Видим, что температура растет, а частота стабильна. Так работает наша программная компенсация.
Если использовать свою плату под GD32F407(пока бюджетных готовых плат не встречал), то имеет смысл ставить TCXO, но со вторым контуром окончательной термокоррекции по нашей проверенной схеме.

[linkov1959]

Особенность конвейерного измерения частоты в увеличении времени измерения при частом обновлении показаний, но корректные данные получим только после прохождения измерений всего конвейера. У меня весь конвейер 6 сек при этапе 0.5с. Нужно ждать 6 сек. Если сначала подать сигнал, а потом включить частотомер или нажать сброс, то показания сразу корректные, а с каждым этапом только уточняются.

[linkov1959]

Практически мой конвейерный частотомер отправил в утиль и Ч3-63 и Ч3-64. Теперь другая беда, руководство сменило поверителя, раньше поверитель выставлял ЗГ на частотомерах до 1Е-10, теперь ни фига, как поставил точку на пломбе, так и осталась. Выписал с АЛИ приемник GPS, теперь на него все надежды.

[linkov1959]

Схема частотомера.

F1.jpg

(46.31 КБ) 210 скачиваний

Добавлено after 7 hours 40 minutes 8 seconds:
Проект в кубе.
https://drive.google.com/file/d/1ZATmxl ... sp=sharing