先日実験したOCXOの周波数をHz代まで正確に測定したいと思いましたが、我が家には周波数カウンターがありません。ちょっと工作すれば、正確に測定できそうに思います。
1PPS出力機能付きのGPSとFPGA（またはCPLD)を利用すれば良いのです。1PPSとは1pulse per secondの略で、1秒に1パルス出力する機能です。GPS受信機から取り出された1PPS信号は正確なので、これを2分周して、1秒毎にHigh/Lowが反転する信号を作ります。これをゲート信号にして、OCXOの信号を24ビットのバイナリーカウンターでカウントすれば、Hz単位で正確に測定できます。更に、1PPS信号を使って10秒のゲート信号によりOCXOの信号を27ビットのバイナリカウンターでカウントすれば、0.1Hzのオーダーまで正確に測定できるようになります。
これを実現するために、ALTERA(現在Intel)のCyclonIIのボードとライターを注文しました。GPSは秋月電子などで販売しているようなので、後日注文することにして、先ずFPGAの方から手を着けたいと思います。これが上手く行けば、マイコンとDAコンバータを追加して、GPSDOを作ろうという企てです。
OCXOの出力信号をFPGAに加えるためには、レベル変換が必要です。ネットで周波数カウンターの回路を検索したところ、カウンター前段のプリアンプには2SK241を使った回路がアマチュアの定番のようです。しかし2SK241はとっくに廃品（ディスコン）になっていて、入手するのは困難なようです。私がやりたいことは、10MHz 0.5V(V-peak)の正弦波信号をC-MOS 3.3Vレベルの信号に変換することなので、2SC1815をエミッターフォロアとして使って、2SK241の代わりにできないかと思い、実験してみました。回路は次のようなもので、2SC1815を2個使います。初段はエミッターフォロワとして働き、次段はエミッター接地増幅器として働きます。
いい加減にバイアスしているので出力波形(水色)は歪んでいますが、このレベルならFPGAに入力させても良いでしょう。（その時には、コレクタの電圧を3.3Vにします。）
なお、次段だけでも信号は増幅されるのですが、オシロスコープの黄色の波形（-10dBm出力信号）まで歪んでしまいます。これを避けるために、2SC1815によるボルテージフォロワを入れてバッファー（緩衝増幅器）としました。
