Kideoskillaattorin taajuuden mittaaminen signaaligeneraattorilla ja oskilloskoopilla

Kideoskillaattorin taajuuden mittaus
(kuvan tekstissä virhe!: Taajuuslaskurin sijaan pitäisi lukea tietysti signaaligeneraattori)

Olin saanut sekalaisen kokoelman komponentteja Eerolta OH2BTG ja tänään kävin taas läpi mitä sieltä löytyy. Huomasin että joukossa oli kvartsikideoskillaattoreita ja niiden pintaan oli merkitty niiden taajuus. Aloin sitten miettimään että mikä on se keino varmistaa kiteen taajuus ja selailin löytyisikö netistä ohjeita. Osoittautui että kiteen mittaaminen on monesti hankalaa koska kiteen taajuuden mittaustulokseen vaikuttaa helposti kaikki ympärillä olevat komponentit tai probe itsessään. Löysin kuitenkin ohjeen jolla kiteen taajuuden pystyy kohtuullisen helposti mittaamaan. Siinä käytetään signaaligeneraattoria ja oskilloskooppia.

Mitattava kide 12.288Mhz

Ideana on se että signaaligeneraattorista otetaan mittajohdon maa, joka yhdistetään oskilloskoopin proben maajohdon hauenleukaan. Sitten signaaligeneraattorista positiivinen johto (keskikarva) yhdistetään kiteen toiseen jalkaan ja oskilloskoopin probe vielä vapaana olevaan kiteen toiseen jalkaan. Asiaa helpottaa kun signaaligeneraattorissa on kaapeli joka geniksen päässä on BNC ja toisessa päässä erottuu kahdeksi hauenleuaksi.

Kiteen kautta tulevaa käyrää oskilloskoopista katsottuna

Sitten laitetaan esim 1V signaaligeneraattorin signaalin jännitteeksi ja aletaan nostamaan taajuutta geniksessä nollasta ylöspäin. Jos on aavistus tai tieto missä kiteen taajuus suunnilleen pitäisi olla niin se nopeuttaa asiaa ja voi lähteä jonkin verran tuota kiteen nimellistaajuutta alempaa nostamaan ylöspäin. Ideana on se että kun lähestytään kiteen taajuutta niin käyrä oskilloskoopin näytöllä lähtee moninkertaistumaan pystysuunnassa eli voimakkuudeltaan. Muutos ei ole pieni vaan huomattava. Sen jälkeen kun voimakasta kasvua on vaikka mega kerrallaan nostamalla saatu aikaan (esim. kun kide on kymmeniä megoja taajuudeltaan), siirrytään hienosäätöön eli siirrytään desimaaleissa pienempiin yksiköihin ja kasvatetaan niitä yksi kerrallaan suuremmaksi, näin koko ajan tarkentaen tulosta. Välillä joutuu tulemaan takaisin päin kun käyrän korkeus lähtee aavistuksen pienenemään. Sitten kun löytyy se korkein huippu käyrälle, eli suurin vahvistus niin siinä on kiteen taajuus. Sitten taajuuden voi katsoa signaaligeneraattorista. Oskilloskoopistakin taajuutta voi hakea, mutta itse sain sen enemmänkin suuntaa-antavasti skoopin delta-rajoilla hakien yhden käyrän molemmin puolin olevia pohjia (tai huipusta huippuun).

Kiteen mittauksen tuloksen voi lukea signaaligeneraattorin taajuusnäytöstä

Tässä mittauksessa kiteen alkuperäinen taajuus oli 12.288Mhz, mutta mittauksen tuloksena oli 12.284Mhz. Tuloksen heittoon on on helpostikin useampikin tekijä. Ensimmäinen on kiteen ikä, joka tässä tapauksessa voi olla jopa 20v jos arvaan komponenttien alkuperän oikein. Toinen on miten kidettä on säilytetty, koska kiteet ovat herkkiä lämpötilamuutoksille. Niiden laatuun vaikuttaa valmistustapa, kiteen leikkauksen muoto ja onko sitä 'paistettu'/ikäännytetty valmistusvaiheessa onnistuneesti ja vielä se pidetäänkö kide ns. 'uunissa' eli keinotekoisesti tasataan kiteen ympäröivä lämpötila. Vielä yhtenä tekijänä on se, ettei kummassakaan laitteessa käytetty referenssitaajuutta, jotta varmistuttaisiin mittaustulosten tarkkuudesta. Se tulee mahdolliseksi jahka saan vielä satelliitin kellopulssin perusteella laskettavasta taajuudesta otettavan referenssitaajuuden jaettua useammalle laitteelle yhden sijaan. Eli tarvitsen sitä varten puskurifiltteröidyn haaroittimen.

Joka tapauksessa tämä osoitti sen että vaikka ei tietäisi kiteen taajuutta, on se mahdollista hakea signaaligeneraattorin ja oskilloskoopin avulla. Ja tieto siitä millä hehtaarilla kide todennäköisesti toimii, nopeuttaa oikean taajuuden löytymistä.

Jos kiinnostaa lukea kideoskillaattorien tarkkuudesta ja stabiililudesta niin tässä löytyy kohtuullisen tieteellistä aineistoa siitä