Programmierbarer Oszillator 1...100 MHz

Im Elektronik-Labor werden häufig Quarze oder Quarzoszillatoren benötigt. Oft ist die benötigte Frequenz gerade nicht verfügbar. Da hilft ein Quarzoszillator, der heute 1 MHz liefert, morgen 5,55 MHz und übermorgen vielleicht 100 MHz.

Dieser programmierbare Quarzoszillator auf der Basis des CY27EE16 wurde in Elektor 2/2005 vorgestellt. Die Platine und der vollständig aufgebaute Baustein ist bei AK MODUL-BUS erhältlich. Die Baugruppe verwendet einen steckbaren Quarz und einen Taktgenerator CY27EE16 mit I²C-Schnittstelle. Für die Programmierung wird die serielle Schnittstelle am PC eingesetzt.

Das Programm Clock.exe überträgt Einstellungen entweder in das EEPROM oder in das RAM des Bausteins. Einige Beispieldateien liegen bei. Sie legen fest, welche Frequenz an welchem Ausgang liegen soll. Im Normalfall wird nur ein Taktsignal ausgegeben. Die Beispiele verwenden den Taktausgang 5 (Cl5). Wenn z.B. die Datei CLK5_6_55MHz.bin in das EEPROM übertragen wurde, erscheint hier nach jedem Einschalten eine Frequenz von 6,55 MHz. Jede mit Clock.exe neu erzeugte Frequenz erscheint dann ebenfalls am Ausgang 5. Das Programm geht von einer Quarzfrequenz von 10 MHz aus.

Download von Clock.exe mit Beispieldateien (clock.zip 186 KB)

Clock.exe verwendet z.B. im Bereich 2....8 MHz ein Raster von 5 kHz. Der CY27EE16 besitzt einen internen PLL-Oszillator im Bereich 100 MHz bis 400 MHz und einen programmierbaren Nachteiler. Wenn mehr als eine Ausgangsfrequenz benötigt wird oder spezielle Frequenzen benötigt werden, die nicht im vorgegebenen Raster liegen, muss das umfangreiche Programm CyberClocks.exe von Cypress eingesetzt werden. Oft wird man dann auch einen anderen Quarz als 10 MHz verwenden.

Ausgangsfrequenzen können ganze Teile der eingestellten PLL-Frequenz oder ganze Teile der Quarzfrequenz sein. Daraus ergeben sich gewisse Einschränkungen. Im Einzelfall können aber bis zu 6 Ausgangsfrequenzen gleichzeitig erzeugt werden. Außerdem kann man über die einstellbare Kapazität am Quarz ein Feinabgleich durchführen.

Download von Cyberclock.exe

Eine einmal programmierte Frequenz ändert sich im gleichen Verhältnis, wenn man nachträglich einen anderen Quarz einsetzt. Auf diese Weise wurde mit 4 MHz statt 10 MHz der Bereich testweise bis auf 400 kHz herabgesetzt. Das IC arbeitet dann außerhalb der Spezifikationen mit einer PLL-Frequenz ab 40 MHz, vermutlich mit etwas mehr Phasenrauschen, was aber für viele Anwendungen noch tolerierbar sein dürfte.

Typische Anwendungen des Oszillators sind einstellbarer Taktgeneratoren für Mikrocontroller oder Messgeräte sowie Anwendungen in der Hochfrequenztechnik. Getestet wurde u.a. der Einsatz als Oszillator in DRM-Empfängern.