数字频率计基准晶体升级模块/恒温晶振
数字频率计是火腿们常备的仪器之一,可用来测量、校准电台的基准、BFO等频率。现在二手市场上,厂家、院校、科研机构淘汰的频率计很多,价格也很低,比如台湾固纬GFC-8131H频率计,8位数字显示,频率范围高达1.3GHz,原价一千多,现在也就百元左右,基本能满足一般教学、生产、研发的需求。顺便说一句,与二三十年前相比,现在的仪器仪表、电子元件的档次与价格,真是电子爱好者、DIY的天堂!
但是,出于成本所限以及营销策略的考虑,这些频率计的时基部分一般是使用普通的晶体,少部分使用TCXO温补晶体。
以GFC-8131H频率计为例,其内部的基准频率发生器使用的是普通晶体,但它与5V稳压电路的调整管散热器安装在一起,巧妙地利用其散发的热量和整机内部空间构成了一个简单的恒温环境,稳定性倒是比一般的温补晶振TCXO也差不了多少。
当然,在外界环境温度变化较大时,还是存在一定的频率偏移的。
最大的问题是,它设计的频率微调装置,用了一个微调电容串在晶体回路中,调节范围比较大,如果用频率计来监测基准频率的输出(U202的11脚),就会发现,电容太灵敏了,很难调到10.000,000MHz,尾数几乎不可能调到0,稍微动一下电容,频率就会变动几Hz甚至十几Hz。这样的话,稳定性再好,准确性也大打拆扣了。
幸而有赖于移动通信基站的迅速换代淘汰,海量廉价的拆机恒温晶体OCXO涌入市场。它的准确性与稳定与普通晶体、温补晶体完全不是一个层次。
如果把恒温晶体用于普通频率计,完全可以立即提升一个档次。
要知道,能用上温补晶体的频率计已经价格不菲了。恒温晶体就更不用说了。
这倒不是什么高技术含量的事,关键在于操作方便、安装简单。
因此,试着画了片板子,做成模块的形式,可直接安装到原来晶体振荡电路的位置。
本模块通过将频率计的基准晶振升级为恒温晶振,大大提高精确度与稳定性。供电电压5V,初始电流约0.5A,3分钟左右稳定后电流0.12A。输出10MHz方波,峰值电压5V。
模块使用拆机日产NDK OCXO恒温晶振,通过多圈精密电位器微调频率,每转1圈,频率变化不会超过0.5Hz,因此可以精确地调到10.000000.0MHz。加上OCXO的特性,精确度与稳定性均大可放心。
模块已经用较高精度的频率计校准过。工作电压、环境温度的变化对频率的影响极微,可以直接安装使用并信任其测量结果。当然,如果有高级别的频率测量仪器进行进一步校准,那就更好了。
当然,这只是业余条件下的玩具,仅供同好们参考,用于升级、改造二手市场淘来的频率计。
不可与几千上万的新仪器去比较,
一分价钱一分货才是永恒不变的真理。
本人实际成功升级改造了台湾固纬GFC-8131H、日本菊水FCO-1120数字频率计数台。
仍以GFC8131H为例,先拆去U202。拆焊14P集成块并不容易,烫坏铜箔、划伤电路板很常见。为安全、美观起见,最好是将IC的14个脚全部剪断,再将7、11、14三个残脚焊下来。
升级模块是特意按照U202对应脚位设计的,用3根稍粗一点的铜丝或元件引脚分别焊到模块的5V、GND、OUT的焊接面位置,再将3个引脚插入U202对应的14、7、11脚位并焊好。
用改装后的8131H测试4MHz简易基准,连续几个小时,只是尾数0.1Hz位偶尔从0跳到1,绝大部分时间都是稳定地显示4.000,000,0,说明稳定性确实好。
一般来说,凡是使用5V供电、基准频率为10MHz的频率计,都可用此模块进行升级改造。在闲鱼上见到有HP的拆机时基组件,标价三五百,不知道是不是5V供电的,如果是,用这个模块去替代,估计也不相上下。
本模块也作为一个简单的10MHz基准频率发生器,用于粗略校测各种低端频率计。
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