Literatur zu Pound-Drever-Hall:
Das Magnesium-Experiment (Alexander Voskrebenzev, Jan Friebe, Mathias Riedmann)
Das Gerät besteht, neben einigen Verstärkern, im wesentlichen aus einem Oszillator und einem Phasendetektor.
Das LCR-Filter, dass das Rechteck-Signal des Oszillators in eine Sinus-Schwingung umwandelt, muss für die konkrete Frequenz angepasst werden. Ausf den Webseiten der Univertsity of York befindet sich ein empfehlenswertes Formular für die Berechnung eines LC-Filters.
Eine Simulation mit LTSpice hilft bei der Wahl geeigneter Bauteilwerte. In dieser Simulationsschaltung sind die Kondensatoren und Induktivitäten als ideal angenommen. Bis etwa 100 Mhz sollte das für “normale” Bauteile ausreichen.
Der Sinn des Filters ist, die Recheckspannung des Oszillators in einen guten Sinus zu verwandeln. Bei Rechteck-Signalen enthält die Fourier-Reihe nur die ungeraden höheren Harmonischen Frequenzen. Wenn man die Simulation ernst nimmt, dann ergeben sich etwa 60 dB Abschwächung der 3. Harmonischen relativ zum auf der Resonanz liegenden Träger. Das ist mehr als ausreichend.
R2 | L2 | C2 | C1 | L1 | R1 | Bemerkung | |
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20 MHz | 10 Ω | 5.6 µH | 10 pF | 560 pF | 100 nH | 100 Ω | |
22.58 MHz | 10 Ω | 6.8 µH | 6.8 pF | 680 pF | 68 nH | 100 Ω | |
24 MHz | 10 Ω | 5.6 µH | 8.2 pF | 560 pF | 82 nH | 100 Ω | |
33 MHz | 10 Ω | 5.6 µH | 4 pF | 220 pF | 100 nH | 100 Ω | Kompromiss wg L1 |
33 MHz | 10 Ω | 6.8 µH | 3.3 pF | 680 pF | 33 nH | 100 Ω | schmal und tief |
45 MHz | 10 Ω | 5.6 µH | 2.2 pF | 560 pF | 22 nH | 100 Ω | etwas breiter |
50 MHz | 10 Ω | 10 µH | 1 pF | 1 nF | 10 nH | 100 Ω | schmal und tief |
50 MHz | 10 Ω | 2.2 µH | 4.7 pF | 560 pF | 18 nH | 100 Ω | etwas breiter |
Bei der Inbetriebnahme des ersten Prototypen stellte sich heraus, dass sich der Phasendetektor durch Einstreuung von Oberwellen aus vom Oszillator irritieren lässt. Im Layout der Version 2 wurde daher der Oszillator soweit wie möglich von dem Phasendetektor abgerückt. Die Massse-Fläche ist so gestaltet, dass der Detektorteil-Teil mit einer zusätzlichen Schirmung aus verzinntem Stahlblech gegen störende Einflüsse von außen versehen werden kann. Wegen der doch recht umfangreichen Änderungen muss die Platine neu geroutet werden.
was | Anzahl | Einzelbetrag | Gesamt | Kommentar |
Platine | 1 | 25.00 € | 25.00 € | Basista Kleinserie auf 15 Stück umgelegt |
Gehäuse | 1 | 18.00 € | 18.00 € | Deltron 455-0020 |
Anschlüsse | 5 | 2.90 € | 14.50 € | BNC, liegend, isoliert |
Versorgung | 1 | 4.00 € | 4.00 € | XLR3, 7805, 7905, Drosseln, Elcaps |
Opamp LMH6624 | 4 | 4.10 € | 16.40 € | |
Opamp NE5534 | 2 | 0.30 € | 0.60 € | |
Phasendetektor | 1 | 25.00 € | 25.00 € | Hittite HMC439S16G |
Oszillator | 1 | 3.00 € | 3.00 € | |
L | 4 | 0.45 € | 1.80 € | |
R, C | 70 | 0.02 € | 1.40 € | |
Summe | 109.70 € |
Eine Bestückung der SMD-Teile durch einen externen Dienstleister würde etwa 30 € pro Stück kosten. Dazu kommt noch der Aufwand für die Löcher im Gehäuse und die Montage der konventionellen Bauteile.
Dinge, die in der ersten Version auffielen und für die zweite verbessert wurden: Archiv PDH
Dinge, die in der zweiten Version auffielen und für Nachfolge-Versionen geändert werden sollten.
(: verworfen, : in Arbeit, : im Schaltplan, aber noch nicht im Layout, : erledigt)