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TTL7476の遅延と揺らぎ(備忘録)

以前買った秋月の超高精度・水晶発振器(12.8MHz)をアマゾンで買った「周波数カウンタ モジュール 8LED 0.1~60MHz 20MH~2.4GHz」でズレを見てみました。
12,800,024Hzでした。

秋月の超高精度・水晶発振器(12.8MHz)をヒートガンで10度以上温めても2Hzの変動でした。
カウンタも長時間安定していて、この組み合わせで4時間で1Hz程度しか動きません。

そこで、共に高精度に校正したいと思いGPSの1pps出力を利用したカウンタを作ろうと思っています。
パルスカウントはPICで、1ppsを利用したパルスゲートはTTL J-Kフリップフロップでと考えて、J-K/FFの精度を調べてみました。
※PICのみで1ppsを利用したカウント制御は今回検討対象外です。

TTL7476の遅延と揺らぎ(備忘録)


その結果は下記の通りです。

TTL7476の遅延と揺らぎ(備忘録)
黄色(CH1)が1ppsのパルスと想定したもの。 青色(CH2)がJK/FFのQ端子のTOGGLE出力(1秒パルス幅)。
このTOGGLE出力(1秒パルス幅)でもう一つのJK/FFのカウント制御を行い測定対象のfx(Hz)のパスルをゲート制御します。
ただし、出力はfx/2と1/2の周波数で出力されます。

この場合、1秒パスルの立ち上がりと立ち下がりの動作遅延の差と、次段のJK/FFのCLR端子の閾値の違いによる1秒パスルの実質的なゲート時間を知る必要があるので、上図のようにその時間差を測定しました。
立ち上がりの閾値は2V、立ち下がりの閾値は1Vと仮定しています。

その差は5.3nsなので1.0000000053秒となります。
この差は安定していれば、PICで計算により補正できます。

しかし、揺らぎがあるとその分は補正できないので、下図のように揺らぎを確認しました。
TTL7476の遅延と揺らぎ(備忘録)
30秒間の揺らぎの測定結果

揺らぎを含めて最大7.5nsの誤差が出るようです。
1秒ゲートはMAX 1.0000000075秒となり、5.3nsの補正をすれば、なんとか有効8桁のカウンタとなりそうです。

メモ


TTLは何処のメーカ製か、また品番も不明のものです。
オシロスコープはRIGOL DS1054Z
テスト用パスルはSIGLENT SDG1025

1ppsパルスの取得は秋月の「GPS受信機キット 1PPS出力付き 「みちびき」対応」を使う積りです。
この場合も、1pps出力は Typical accuracy: ±10 ns となっていますが、誤差は累積されないと思うので、1ppsをカウンタでn倍にすれば精度は更に上るかもしれません。
それもやってみたいと思っています。

ゲート制御を単純にAND回路にすればいいのですが、ICの数をケチったのとPICカウンタの動作可能周波数に余裕を持たせる為です。


完成してから、記事にしろっ!って....実行にしない可能性大なので途中結果だけでも残さないと。
以前はこんな記録はPCに備忘録として保存していましたが、やっぱりブログに入れておく方が残ります。






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