廉价版GPSDO PCB开源 [复制链接]

一直想给手头SDR和频率计做一个简单写的GPSDO，在尝试了几个方案后最终找到了一个简单明了的开源设计并重新设计了PCB ，提供GERBER给大家自制
原始设计介绍如下
https://www.instructables.com/GPSDO-YT-10-Mhz-Lcd-2x16-With-LED/
成本：LEA-6T UBLOX授时模块 30元    328P 23元  CTI 54所 10MHZ OCXO  10-15元 其他阻容 5元  1602 10元  SMB转SMA母头转接线5元 其他杂项 5元  成本造价 100元左右  


PCB如上图 所有元件均标记在PCB上 需要特别注意
标注为10No的10NF电容必须选用NP0材质  330P必须选用NP0材质   1UH电感为1210必须选用线绕电感
FB100为1206 100R磁珠 100UF最好选用低ESR型号比如固态电容 实测普通的铝电容也行 射频接口为IPX一代
预留1PPS 10MHZ正弦波 10MHZ方波 各一个
SPI2*3为AVRISP编程接口 上面的Q/C快速慢速收敛模式的跳线  短接为慢速 开口为快速 经测试 快速模式无法收敛 我和我给朋友制作的均采用慢速收敛模式
程序设计的简单实用，收敛速度还可以   网站介绍理论输出精度约为±0.7HZ 如果开机时间长 精度有望达到±0.05-±0.1HZ级
这个级别给SDR提供时钟并为射频仪器提供外部10MHZ输出已经足够 如果有更高的要求请选购成品GPSDO板

接口采用HY-2A 3A 4A 间距2.0插件  引线定义均在板子上做了标注 注意对应的实心方框
供电采用12V 5V双供电  5V为主电压  OCXO启动预热时候电流会达到1A级别 正常运行也有300MA 算上1602 5V需要有1A的稳定供电能力  2A当然最好  12V为4个LED的电源 虽然328P可以直驱LED 但是会对DAC的PWM输出造成影响 所以原作者用了三极管做为开关，4个200K是LED的限流电阻 如果想暗一些 可以用1MR  200K到1MR都可以 根据自己的观感选择 12V不接不影响使用 就是LED不会亮
如果你的GPS板是3V3供电 需要安装1117-3.3和周边的2个47uf 100nf 3v3电阻处安装0R电阻 如果5V供电 5V电阻位装0R电阻 上述的1117-3.3及周边原件可不装
对GPS板子的要求 UBLOX 8系列的授时型最好  中科微的一般定位模块也能用 对GPS板要求如下 传输速率9600 1PPS脉冲在GPS失锁的时候不能输出高电平 否则程序会报错
以上要求市售的板子基本都可以满足，对于中科微模块可用官方的GNSSTOOLS将GPS改为固定模式 1PPS输出的可能会更准确一些
我用的是BG7NFO推荐的UBLOX的LEA-6T 授时模块 属于6代老产品 只能收GPS卫星 同天线用中科微的GPS轻松15+卫星 6代只能锁定8-10个
卫星锁定的越多 GPS天线增益越高 对1PPS的准确性有相当正面的影响



驯服10小时后的结果

烧写固件和熔丝
建议 先写固件 后写熔丝 用任何一种支持标准2*3 AVRISP的编程器均可

图纸如上

1、GPS接口定义依图，分别为VCC GND GPS-TX 1PPS 其中GPS的数据为9600-8-1，如果数据波特率不对，单片机将无法获得GPS数据，最直观表现为GPS定位成功，但屏幕显示的卫星锁定数量为0
主板可为GPS模块提供5V和3V3。当适配5V时1117-3.3及周边的两个47uf及104不需要安装，5V和3V3电阻位在5V处安装0R，同理GPS为3V3时 安装1117-3.3及附属原件 3V3电阻处安装0R
2、电源接口为5V GND 12V，12V为LED供电可不接，5V必须供给，电压要稳，电流要足1A。
3、PC-TX为TTL 9600-8-1 可以接TTL转USB 用串口调试助手观察运行状态
4、板载3个IPX 分别为1HZ输出，10MHZ-TTL 10MHZ方波，10MHZ-SIN正弦波
5、1602 LED 6*6微动开关均装到背面 这样体积最小
6、使用
5.1给电上机 调整10K对比度电位器 使1602正确显示
5.1开机默认预热15分钟用来升温OCXO与GPS锁定，如果2次开机且晶体足够热或者想观察校准过程可点击按键跳出预热过程
校准分5个阶段 分别为1S 10S 20S 200S 1000S 具体过程是通过计数10MHZ的脉冲与1PPS的校准周期进行比对，单片机调整V-REF使一个周期内的计数点数与周期数值相符或处于容差范围内

例：当驯服时间为20S时 单片机感知1PPS的信号并提取20个脉冲，在20脉冲内 OCXO的计数器应该计数2亿个点（10MHZ为1千万脉冲*20S）当计数超过或低于理论值的2亿个点，则单片机尝试升高或降低V-REF的电压微调OCXO的输出频率并再次计数，直到容差在偏差范围内进入下一个驯服周期
当1000S校准完成 GPSDO进入可信状态并在屏幕显示当前1000S周期内的10MHZ理论计算频率。当GPS的1PPS断连，或OCXO处于校准状态，则输出的是10MHZ与当前V-REF组合的频率输出。
要求GPS板子在断连的模式下1pps为空口，1PPS在定位失败模式下持续输出高电平的GPS板子在本系统内不可用。当第一次校准完成后，且运行过程中GPS断连，328P会根据上次校准的PWM数据持续为OCXO提供V-REF电压，直到GPS定位恢复。
5.2频率校准分为快速模式和慢速模式具体显示为开机界面右下角的1.57Q或者15.7C，模式切换为短接SPI接口上面的Q/C跳线，短接为慢速模式。两种模式的区别是每个校准循环内的V-REF的步进大小。
5.3第一次使用建议使用快速模式，屏幕显示无内置数据 将从PWM 50%开始校准，并尝试通过调整V-REF使10MHZ计数器与1PPS计数器在一个校准周期内理论相等，如果无法校准屏幕会显示错误信息（一般出现在200S的周期内），此时可以断电短接Q/C跳线进入慢速模式试试。当5个循环全部校准完成后，V-REF的PWM值会记录到单片机内，下次开机预热结束后会尝试调用。
5.4如果想清除内置校准值，只需按键的同时上电开机即可，系统清空重新进入校准循环。
5.5 按键动作后显示滞后约2S，分别显示UTC，地理位置和校准循环的过程。
5.6有条件最好把OCXO用保温材料包裹起来。
5.6 328P的熔丝位 扩展FF 高D9 低E0，先写程序后写熔丝
5.7 当系统通过第一个1000S校准循环后会持续进行以1000S为单位的计数并持续尝试通过调整V-REF使OCXO输出更精确的频率。所以如果无特殊情况GPSDO要持续保持开机并保持运行环境的温度。

我猜，中科微锁的是各种星，LEA-6T只有一种。 所以嘛数量多，实际上起作用应该也就6颗。

好人一生平安

好！！！！！

好人一生平安

好人一生平安

好人一生平安

这个是楼主这个gpsdo打的上一代PCB，有需要的谨慎食用，共5片，需要的大哥跟帖+pm

不用谨慎 只是按钮在1602的一侧 主电路一样的 完全可以用

谢谢楼主，嘉立创打个样试试

出成品吗

不出成品 自制就行 正在画PCB的前后面板和外壳 到时候成本价出面板和外壳  

bg2raq:不出成品 自制就行 正在画PCB的前后面板和外壳 到时候成本价出面板和外壳   (2022-07-04 20:50) 

外壳面板到时候算我一个

正弦波和方波的2分4实验成功 开始设计后面板


前面板绘制完成 差一个键帽

建议：制作时 4个200K的电阻换成1MR 否则LED太刺眼

大佬，能不能做成125MHz的方波？