Fréquencemètre fpga. Utilisation d'un GPS disciplined oscillator

[kamill]

Bonjour,

Je voudrais utiliser un oscillateur GPS 10Mz acheté sur ebay comme référence pour le fréquencemètre FPGA décrit par Bertrand.
Ce générateur fourni un signal d'environ 1.8V crête crête, mais avec une impédance élevée car dès que j'y met la moindre résistance le signal s'écroule.
J'ai essayé le montage de Bertrand avec un transistor, mais ça me faisait un signal "tout moche".
J'ai donc utilisé le schéma suivant:


Ca fonctionne bien, mais ça me donne un signal qui a un undershot de -1.36V


J'ai deux questions:
- Est ce dangereux pour ma carte fgpa?
- Comment réduire cet undershot?
J'ai essayé avec une diode. Avec une 1N4148 ça le réduit à  -800mV, avec une BAT85 ça le réduit à  -680mV. Est ce la bonne méthode?

[papyblue]

Bonjour,
Je vois deux possibilités:
- une mauvaise prise de masse du scope qui devrait être au plus court sur le FPGA
- une mauvaise adaptation de la ligne entre la sortie du HC14 et l'entrée du FPGA

Quelle est la nature de la liaison entre la carte FPGA et le montage et sa longueur ? y a t-il une charge sur l'entrée FPGA ?

Remarque : il ne faut pas vouloir absolument des beaux signaux avec des fronts raides car cela pollue énormément.

[kamill]

Pour l'instant, je ne l'ai pas relié au fpga (car j'avais peur des tensions négatives), c'est le signal à  la sortie du 74HC14.

[Yffig]

Bonsoir,
Si tu relies la sortie du HC14 au FPGA par un coax, il te faut:
- soit adapter l'entrée du FPGA par une résistance de 50 en //. Mais ton niveau risque de baisser significativement (j'ai constaté que sur une entrée "normale" 3.3v du FPGA il faut au moins 2vpp. Tu peux essayer de voir ce que ça donne avec un bouchon 50 ohms  en // sur l'entrée de ton scope, quitte à  augmenter cette 50 ohms pour remonter le niveau sans avoir de réflexions importantes
- soit absorber l'onde réfléchie en mettant une 50 ohms directement en série sur la sortie du HC14
Si tu relies avec une paire torsadée, l'impédance est d'environ 120 ohms
Par ailleurs un HC14 n'est pas un gros débiteur de courant , pense à  mettre 2 triggers en // avec des résistances en série en sortie (par ex. 100 ohms chaque)
Cyrob a fait une vidéo sur ce sujet à  propos de son distributeur d'horloge de référence 10 MHz + alimentation fantôme
Yffig

[Yffig]

Précision: Cyrob => CP0090-2 Alimentation par le coax
                           schéma vers 9min30
Yffig

[Yffig]

Bonsoir Kamill,
Ayant un besoin similaire au tien (distribution d'horloge fournie par un GPS-DO mais avec PLL derrière dans mon cas), j'ai réalisé une maquette dont voici :
-le schéma,
-la photo de la maquette
-et deux copies d'écran de scope (BW 200 MHz): à  2 portes en // et à  3 portes en //).

Le résultats obtenu :), même câblé sur une breadboard paraît convenir à  tes besoins (avec entrée FPGA terminée par #50)
avec 1 porte en conformation du signal sinus et 2 portes en // ensuite alimentant directement le coax 50 (*)

(*): contrairement à  ce qu'indique Ph.D. (a.k.a. CYROB), l'impédance de sortie d'un inverseur 74H-CMOS n'est pas nulle (et c'est heureux..! sinon mise en // des sorties = Magic Smoke !): j'ai mesuré #53 ohms pour le canal P et #23 pour le canal N. Donc pas besoin de résistance série en sortie, ce qui améliore le niveau reçu au niveau du FPGA.

PS: La remarque de papyblue, tout à  fait juste au demeurant, ne concerne pas ton besoin: en effet le signal que tu doit fournir au FPGA est une HORLOGE ce qui implique que le front de déclenchement doit être le plus raide possible (j'obtiens qq chose comme # 5 ns qui est cohérent avec ma bande passante de 200MHz sur le scope).

Cordialement
Yffig

[Yffig]

Bonjour,
Je constate que le schéma de la maquette tel qu'affiché sur le forum est tronqué...
Je ne sais pas pourquoi car un schéma de même caractéristiques jpg de 1024*702 passe bien sur un autre thread du forum.
La partie manquante à  droite est l'entrée BNC d'un DSO Picoscope 200 MHz.
J'insiste sur les 200 MHz de bande passante du scope car pour un signal théoriquement carré, il existe de nombreuses harmoniques impaires dont les niveaux relatifs (par rapport à  la fondamentale) sont importants (https://fr.wikipedia.org/wiki/Signal_carr%C3%A9):
L'harmonique de rang N (N impair) est à  un niveau relatif de 1/N.
Par exemple pour l'harmonique à  90MHz, elle est de niveau 1/9 * fondamentale 10MHz soit plus de 10%.
Si la bande passante du scope est, disons de 50 MHz, le signal visualisé aura perdu de sa pertinence et ne représentera pas suffisamment bien le signal réellement reçu sur l'entrée du FPGA, disons qu'il sera bien trop "intégré" par le scope.
Yffig

[kamill]

Bonjour Yffig,

Merci pour ton schéma (qu'on peut voir entièrement si on étend la fenêtre).
Je vais essayer de mettre 3 portes en parallèle et de mettre une résistance de 50 Ω. J'avais déjà  essayé de mettre une résistance terminateur de 120 Ω, mais ça écrasait le signal.

[Yffig]

Bonjour Kamill,
J'espère t'avoir apporté une solution fonctionnelle.
Note bien que j'ai chargé mon entrée sur le conformateur avec 47 ohms ce qui peut écrouler la sortie de ton GPS-DO comme tu l'indiques. Comme c'est une entrée de CMOS et si ta liaison avec le générateur est courte tu dois pouvoir l'augmenter largement pour déclencher le 1er conformateur.
Pour une seule porte HC14, j'ai constaté qu'une charge min de 150 ohms est nécessaire pour rester dans le range du  High Level TTL 5v (3.5v min.), 120 ohms c'est trop faible.
Concernant la troncature du schéma sur le forum, j'utilise Firefox et avec ( ctl & -), j'ai effectivement la totalité du schéma et des copies d'écran.
Je te souhaite un Bon succès !
(moi aussi j'essaierai le Fréquencemètre 8 digits de Bertrand quand j'aurai reçu mon GPS-DO, le mini de https://www.sdr-kits.net/GPS-Disciplined-Reference-Oscillator-for-DG8SAQ-VNWA)
Yffig

[Électro-Bidouilleur]

@kamill, à  moins que j'aie mal lu, vous ne nous avez pas décrit comment vous sondez le signal de sortie, c'est-à -dire quel genre de sonde (et surtout la prise de la masse sur la sonde) vous utilisez. Comme Yffig l'a mentionné, à  ces fréquences il est certain que la mise à  la masse classique à  pince crocodile est trop longue. L'onde risque de paraître pire qu'en réalité. Gardez les fils le plus court possible.

Si vous le pouvez, injectez le signal terminé à  50 ohms directement à  l'entrée BNC de l'oscilloscope. Vous aurez alors la "vraie" lecture. Si votre oscilloscope possède une terminaison interne de 50 ohms, c'est encore mieux.

Un autre point à  savoir: L'impédance de sortie de ce genre de porte logique n'est pas constante. Elle varie en fonction du niveau logique, et durant une transition. Tout est question de compromis. On cherche ici des fronts montants et descendants nets et sans soubresauts. Pour les plateaux, c'est moins critique s'il y a un ondulation en autant qu'elle ne flirt pas avec les seuils de déclenchement logique.

[kamill]

Actuellement j'utilise des petits fils d'environ 10 cm (pour pouvoir les connecter sur la carte fpga, mais actuellement je ne les ai pas connectés) et je branche la sonde d'oscillo au bout.
Je vais essayer la suggestion de Yffig.

[Électro-Bidouilleur]

Très très loin d'être idéal comme branchement  ::)

[Yffig]

Bonsoir,

Je vais "enfoncer le clou" après le message de Bertrand et la photo de ton montage...

:o Tu ne peux pas espérer que le signal que tu visualises sur ton scope est celui qui alimente ton FPGA...., non !

;) D'abord tu dois séparer alimentation +Vcc et 0v alim du signal Vout et 0v signal ! or tu as un fil commun sur le 0v donc,
tu récupères dans ton signal, les pointes de courant des portes quand elles commutent (c'est du CMOS...)
En entrée tu as mis un socket BNC pour recevoir la sortie du GPS-DO ...  bien réalisé !
=> en sortie tu dois aussi mettre un socket BNC si tu veux utiliser proprement le signal des portes HC14 entre les deux points qui
     fournissent ce signal  et relier par un câble coax 50 cette sortie BNC à  l'entrée FPGA avec une terminaison 50 directement
     sur le FPGA.

Par ailleurs, indique nous quel Vcc tu utilises (5v ou 3.3v)... Je pourrai alors maquetter et documenter quels niveaux attaquent ton FPGA.

Bonne réussite !

Yffig

[kamill]

Le problème c'est qu'il faut bien que je me connecte sur le pinheader de la carte fpga, c'est pour ça que j'ai mis ces petits fils avec des connecteurs dupont femelle au bout. De plus je compte alimenter le montage avec le 3.3V de la carte fpga.
Si j'y met un connecteur bnc, il faudra bien que j'ai aussi des petits fis pour me connecter sur le connecteur de la carte.

Je compte l'alimenter avec le 3.3V de la carte fpga, mais j'ai essayé de l'alimenter en 5V et j'ai à  peu près le même comportement.

[Yffig]

Bonjour,
Je vois pas où est le problème... J'imagine que tu as quelques cordons Dupont, connecteurs femelle à  sacrifier, non ?
et peut être 2 embases BNC femelle.

Il te faut 4 fils entre la barrette de connexion Dupont mâle sur FPGA:

- 2 fils pour le +3.3v et le 0V alim (une des GND du PCB), bien découplé au niveau du HC14 entre pins 14 et 7.

- 2 autres fils, les plus courts possible (*), avec connecteurs femelle Dupont pour le signal 10MHz et le blindage du coaxial.
A l'extrémité de ces petits bouts tu soudes une embase femelle BNC et la résistance de 50 ohms (51 ou 47) entre âme et blindage.
Du coté du GPS-DO tu soudes un autre connecteur femelle BNC avec des fils très courts allant, l'un (l'âme du coax) vers la sortie HC14 que tu veux utiliser et l'autre (blindage) directement sur le 0V du HC14  (pin7)
Les deux 0v (alim et blindage coax) devraient idéalement être joints ensemble directement sur la pin7
(*) en te laissant suffisament de marge pour sélectionner une des 6 pinoches GND sur la carte.

Eventuellement, si tu n'as pas d'embases BNC, dénude proprement ton coax et soude directement âme et blindage de chaque côté
Ca devrait te permettre de tester, ensuite faut faire ça plus proprement...

PS : la maquette que j'ai montée et documentée tourne sur 5V. Je ferai le test sous 3.3V et te donnerai mes résultats ce soir.

Le facteur vient de m'apporter mon GPS-DO.... Youpi ! Dimanche de bidouille en perspective !