DCF-gestuurde tijdbasis voor de µP-gestuurde frekwentiemeter
Figuur 1 De schakeling is in feite niets anders dan een diskreet opgebouwde PLL.
Voor de bouwers van de µP-gestuurde frekwentiemeter was het grootste probleem: hoe kom ik aan een stabiele en nauwkeurige referentiefrekwentie? Het probleem was, want in het februari-nummer van dit jaar hebben we een DCF-ontvanger gepubliceerd die een 10-MHz-signaal produceert van uitmuntende kwaliteit. Alleen een komfortabel stukje "interface"-elektronica ontbrak nog om deze ontvanger aan de frekwentiemeter te kunnen koppelen, maar daar gaan we nu wat aan doen.
De DCF-ontvanger (Elektuur februari '87) en de microprocessor-gestuurde frekwentiemeter (Elektuur januari '85) knopen we aan elkaar via een PLL. Het hoe en waarom van deze keuze willen we aan de hand van het schema (figuur 1) duidelijk maken. Laten we eenvoudig beginnen. De 10-MHz-referentie van de DCF-ontvanger komt binnen op de basis van T1, die het signaal een aantal malen versterkt. Hierna wordt het signaal nog wat opgepoetst door N1 en door twee gedeeld door FF1. Het uitgangssignaal van FF1 gaat naar N2 die de fasedetektor van de PLL vormt. De kristalgestuurde VCO van de PLL wordt gevormd door de schakeling rond X1 en T2. De varicaps D1 en D2 zorgen er voor dat de oscillatorfrekwentie met een regelspanning kan worden beïnvloed. Die regelspanning is afkomstig van het loop-filter dat wordt gevormd door R8, R9 en C4. De uitgang van de VCO wordt gebufferd door N3. Via N4 gaat het 10-MHz-signaal dan naar de 10-MHz-ingang van de frekwentiemeter. FF2 maakt de lus van de PLL rond.
Als er geen signaal binnen komt van de DCF-ontvanger dan zal FF1 in de stand blijven staan waar die toevallig in stond. Dat betekent dat op de uitgang van N2 een symmetrische blokgolf staat (daar zorgt FF2 voor). De spanning over C4 (de regelspanning van de VCO) zal zich dus instellen op de halve voedingsspanning. Om nu zo weinig mogelijk te merken van het eventueel wegvallen van het DCF-signaal, is het dus zaak dat de spanning over C4 ook de halve voedingsspanning bedraagt als de PLL gelocked is. Daartoe kan de VCO met behulp van C1 worden afgeregeld. De procedure is eenvoudig: U sluit de apparaten - ontvanger, meter en tijdbasis - aan en laat ze een poosje opwarmen'(we gaan er nu van uit dat het DCF-signaal luid en duidelijk wordt ontvangen). Dan meten we de spanning over C4 op het testpunt (TP). Door C1 langzaam te verdraaien (u moet de PLL de tijd gunnen om zich in te stellen) zorgen we nu dat over C4 2,5 V komt te staan. Dan last u een korte koffiepauze in, waarna de instelling voor alle zekerheid nog eens wordt gekontroleerd. Waarom we een PLL gekozen hebben om de ontvanger en de meter te koppelen, is nu ook duidelijk. Als het DCF-signaal wegvalt oscilleert de VCO vrolijk, maar iets minder nauwkeurig, verder zonder dat de frekwentiemeter daar iets van merkt.
Om het inbouwen van de schakeling zo eenvoudig mogelijk te maken hebben we het printje zo ontworpen dat het op de plaats van het oscillatorprintje van de µP-gestuurde frekwentiemeter past. Enkele onderdelen van het "oude" oscillator-printje kunnen overigens "gerecycled" worden.
Figuur 2. Het printje past precies op de plaats van de "oude" oscillatorprint van de frekwentiemeter.
| R1 | 68 k |
| R2 | 1k2 |
| R3,R4,R8 | 270 k |
| R5 | 47 k |
| R6 | 1k5 |
| R7 | 390 Ω |
| R9 | 22 k |
| C1 | 20-pF trimmer |
| C2,C3 | 470 p |
| C4 | 39 n |
| C5 | 100 n |
| D1,D2 | BB1056 |
| T1,T2 | BF494 |
| IC1 | 74HC86 |
| IC2 | 74HC74 |
| X1 | 10-MHz-kristal (parallelresonantie), met 30 pF parallelkapaciteit. |
| EPS 87105 |