Labormessungen zu verschiedenen Femto Clock Modulen


Da wir uns nicht gerne auf Herstellerangaben verlassen, haben wir in einem unabhängigem Messlabor die Überprüfung verschiedener Femto Clock Module in Auftrag gegeben.

Uns ist wichtig, das wir ausschließlich hervorragende Komponenten in unseren Modifikationen verbauen.

 

Die Testkandidaten:

Zuerst hat das Labor die generelle Frequenzgenauigkeit gemessen.

 

Alle Clocks waren 25,0 MHz Typen. Eine Messung über jeweils 30 Minuten ergab folgende mittlere Ausgangsfrequenzen:

(1) : 24,999 929 845 21 MHz

(2) : 24,999 904 321 82 MHz

(3) : 25,000 009 584 44 MHz

(4) : 24,999 913 879 89 MHz

(5) : 24,999 978 989 54 MHz

Da keine der Clocks über einen ofenstabilisierten Quarz verfügt, sind die Ausgangsfrequenzen im zu erwartenden Bereich. Für Audio Anwendungen ist die Frequenzgenauigkeit völlig ausreichend!

 

Was für Audio / Video Anwendungen interessanter ist, sind kurzzeitige Frequenzabweichungen:

 

Wert

Standard Deviation

RT Allan Variation

Allan Variation

Variance

 

Empfindlich-keit Temp

Empfindlich-keit Vibration

Modul 1

0,11 Hz

 

0,0099Hz

 

0,000020Hz

 

0,00122Hz

 

nein

 

nein

 

 

Modul 2

o,o28Hz

 

0,030Hz

 

0,000761Hz

 

0,00274Hz

 

ja

 

ja

 

 

Modul 3

0,031Hz

 

0,025Hz

 

0,000823Hz

 

0,000984Hz

 

ja

 

ja

 

 

Modul 4

0,098Hz

 

0,028hz

 

0,000763Hz

 

0,00324Hz

 

ja

 

ja

 

 

Modul 5

0,072Hz

 

0,028Hz

 

0,000903Hz

 

0,00975Hz

 

ja

 

ja

 

 


Insgesamt sind die Werte wie bei diesen Konzepten zu erwarten. Ein echter Quarzofen mit entsprechendem Aufbau liefert natürlich bessere Ergebnisse, ist aber auch deutlich teurer. Hier muss man mit Preisen (nur für den Quarzofen) von € 500.- bis € 5000.- rechnen. Insbesondere, wenn man die typischen „krummen“ Frequenzen für DA-Wandler benötigt – z.B. 24,576MHz.

 

Die Kapselung des Clock Modul 1, mit einem soliden Alublock, wird als deutlicheer Vorteil gesehen.

 

Als nächstes wurde mit einem speziellen Messplatz der Phase Noise der Clocks gemessen. Der Marker steht jeweils bei 1 kHz Entfernung vom Träger. Zum Verständnis von „Phase Noise“: Wenn eine Frequenz erzeugt wird, wäre das Optimum, wenn nur die gewünschte Frequenz erzeugt wird, also bei einer Entfernung von 1 Hz vom Träger schon überhaupt nichts mehr zu messen wäre. Dieses Optimum ist nicht zu erzielen! Wirklich gute Quarzöfen schaffen einen Phase Noise von besser – 100dBc bei 100 Hz offset. Die geprüften Clocks liefern alle recht gute Ergebnisse. Siehe die folgenden Screen-Shots.

 

Das nächste Qualitätskriterium ist das Ausgangssignal der Clocks: Gemessen wurde jeweils mit 50 Ohm Abschluss. Alle Clocks liefern ein Rechteck-Signal. Hier ist es wichtig keine Überschwinger zu haben und der Anstieg sollte möglichst steil sein! Hierzu die Erklärung: Die digitalen Bausteine, die das Clock Signal benötigen, z.B. D/A Wandler erkennen z.B. ein Signal von -0,2 bis 0,7 V als „low“ und ein Signal was größer ist als „high“ der eigentliche Trigger ist z.B. der Übergang von „low“ auf „high“. Hier gibt es eine sogenannte „Trigger Ungenauigkeit“ – was nichts anders heißt, als das bei verschiedenen Spannungswerten getriggert wird – z.B. 1 V und 1,1 V. Ist das Rechtecksignal nicht steil genug, kann man dies als Frequenzschwankung, also Jitter bezeichnen.

Siehe die folgenden Screen Shots.

Das etwas höhere Ausgangssignal des Modul 4 muss bei Bedarf angepasst werden. Das eindeutig sauberste Rechteck hat das Modul 1, Die höchste Anstiegsgeschwindigkeit das Modul 4. Wie sich das klanglich bemerkbar macht, muss man einfach ausprobieren!

 

Zusätzlich wurde auch das Spektrum der Clocks im Bereich von 100 kHz bis 250 MHZ gemessen. Da alle Clocks Rechtecksignale liefern, hat man natürlich überall die Harmonischen dabei.

 

Insgesamt haben alle Clocks ordentliche Performance messtechnisch abgeliefert. Im Vergleich zu den normalerweise eingebauten SMD Quarzen natürlich eine deutliche Performance-Steigerung.

 

Das Modul 1 mit dem durch einen Alublock gekapselten Quarz haben wir schon öfter für CD Player verwendet und dadurch eine hörbare Steigerung der Wiedergabequalität erzielen können.

Modul 4 verwenden wir ebenfalls sehr gerne und können damit die Performance unserer UHD Player steigern.

Welches Modul mit den jeweiligen Stärken in welchem Gerät am besten funktioniert kann man nur durch Testen heraus finden.