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		Nachtrag zum DCF77 Frequenznormal.

Nach dem mich vermehrt Funkamateure angeschrieben haben, die sich mit meinen
Artikel DCF77 Frequenznormal mit 10 exp-9 Genauigkeit  auseinandergesetzt haben,
möchte ich doch einige Fragen die immer wieder auftreten auf diesen Wege beantworten.

Wie legt man die Zeitkonstante der Regelschleife und den Anzapfpunkt für den Phasenschieber fest?

Die Zeitkonstante hängt von der Stabilität des VCO ab . Wenn der VCO eine Stabilität von 10exp-9 über einen Zeitraum von 1 Tag hat, kann man leicht ausrechnen, das man eine Zeit von rund 10000 Sekunden braucht um die 77,5 KHz auf 10exp-9 zu beobachten.
Da das Zählen der Impulse mit abnehmender Phasenabweichung immer seltener wird, muss man einfach experimentell die Zeitkonstante einstellen , bei der nach 3 Stunden die Regelspannung zur Ruhe gekommen ist. Den Phasenschieber kann man zu dem Zeitpunkt relativ früh in der Kette anzapfen. Es wird eine Frequenzabweichung verbleiben.
Als nächstes sucht man den Punkt wo die Phasenschieberkette am optimalsten angekoppelt wird. Ist die Phasenschieber zu weit vorne an der Teilerkette angekoppelt, wird die Regelschleife ohne überschwingen zur Ruhe kommen. Allerdings bleibt dann eine Frequenzabweichung. Ist  sie zu weit hinten angekoppelt, beginnt die Regelschleife mit der Zeitkonstante der Regelschleife zu schwingen. Der optimale Punkt ist gefunden, wenn die Regelschleife mit einen einzigen leichten überschwingen zur Ruhe kommt. Dazu sollte man auch ruhig Kombinationen probieren wie Ausgang D eines Ics und Ausgang A des nächsten Ics.
Bei einer analogen PLL würde im Schleifenfilter der PLL die Zeitkonstante durch die Größe des Kondensators und die Größe des Widerstandes entsprechen und der Abgriff des Phasenschiebers durch die Größe des Reihenwiderstandes zum Kondensator entsprechen.
Wenn der Reihenwiderstand des Kondensators 0 Ohm ist wird auch die analoge Regelschleife 
Zu schwingen beginnen. Ist der Widerstand zu groß, bleibt ein Frequenzversatz übrig.

Wie kann man die Frequenzabweichung feststellen?

Am einfachsten ist es natürlich wenn man die Ausgangsfrequenz eine Rubidium Frequenznormal mit dem 10 MHz Ausgang des DCF Frequenznormal vergleicht.
Dazu legt man den Ausgang des Rubidium auf die X-Achse und der des DCF auf die Y-Achse eines Oszillografen und stoppt die Zeit, die die Lissajousfigur braucht um einmal komplett zu durchlaufen. 100 Sekunden entsprechen 10exp-9.
Nun haben die wenigsten Leser ein Rubidium Normal zur Verügung.

Hier eine andere Methode.

Man baue mit ein paar TTL Ics eine Teilerkette auf welches durch 4000 teilt.
Diese Teilerkette ist mit einer eigenen Batterie und einen 10 MHz Schwingkreis am Eingang in eine HF-dichte Blechbüchse zu bauen. Der letzte Teiler sollte durch 2 teilen.Der Aufbau muss unbedingt störsicher sein.
Man legt an den Eingang dieser Teilerkette die 10 MHz aus dem DCF an. Am Ausgang erhält man ein Rechteck mit 2,5 KHz, welches den Oszillografen triggert. Auf den Y Ausgang legt man das HF Signal des 77,5 KHz Empfängers an. Die Zeitbasis stellt man auf 10uSek/Teil.
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Man sieht jetzt nicht ganz vollständige 77,5 KHz Schwingung auf dem Scope.
Mit der Zeit wird die 77,5 KHz Schwingung sich gegenüber den Triggersignal verschieben.
Man stoppt die Zeit bis 10 uSek Zeitunterschied erreicht werden.
Dann kann man die 10 uSek direkt durch die gemessene Zeit teilen und erhält direkt die Abweichung der Frequenz. Das wird einige Stunden in Anspruch nehmen.

Noch eine Methode.

Wer einen DDS-Synthesizergenerator mit einen 10 MHz Referenzeingang zur Verfügung hat, 
kann eine damit erzeugte 77,5 KHz Schwingung auf die X-Axhse des Oszillografen geben und mit dem empfangenen 77,5 KHz HF-Signal eine Lissajous-Figur bilden.
Die Beobachtungszeit ist aber jetzt rund 100 mal so lange. Also fast 10000 Sekunden fuer 10exp-9. Bei mir hat die Lissajous-Figur nach 8 Stunden 270° durchlaufen. Wenn man ds zurück rechnet liege ich bei besser 5* 10exp-10.

Die HF Spannung direkt am Eingang des Quarzfilters beträgt bei mir etwa 200mVss.
Am Ausgang des Quarzfilters sind es noch 80mVss.Am Ausgang des ersten LF357 sind es etwa 9Vss. Offensichtlich ist das Bandbreitenprodukt des Ops zu gering um bei 77,5 KHz noch eine Verstärkung von 450 zu erreichen. Das ist aber trotzdem in Ordnung.

Der 78L05 für die Referenzspannung des DACs  sollte man durch einen Präzisionsspannungsregler wie z.B. TL431 ersetzen. Der 78L05 hat sich als ein wenig Temperaturempfindlich erwiesen. Die Frequenzabweichung wird dadurch zwar nicht beeinträchtigt, doch die Regelspannung wandert etwas mit der Temperatur.

Der DAC16 ist über einen Distributor der Firma Analog-Device erhältlich. Einen Distributor kann man in www.Analog.com ausfindig machen.

Die Filterquarze habe ich bei der Firma Quarztechnik in Daun herstellen lassen.