歐美晶振的層次定義與結(jié)構(gòu)介紹
來(lái)源：http://m.hhamai.cn 作者：金洛鑫電子 2018年12月18
比較高端的產(chǎn)品一般都是使用進(jìn)口的歐美晶振，因?yàn)樾阅芎茫焚|(zhì)好等因素，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)一片大好，美國(guó)的多家品牌在我國(guó)都有了不少客戶(hù)，長(zhǎng)期使用美國(guó)晶振，為了進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，這些來(lái)自歐洲和美國(guó)的晶體制造商，需要通過(guò)多項(xiàng)認(rèn)證和測(cè)試，并且也帶來(lái)了許多與晶振相關(guān)的技術(shù)資料，例如晶體和振蕩器層次的定義與層次的結(jié)構(gòu)。
層次定義：
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)題為“同步接口標(biāo)準(zhǔn)”“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)”（ANSI /T1.101-1987）于1987年首次發(fā)布。該文件定義了這一層數(shù)字網(wǎng)絡(luò)同步的級(jí)別和最低性能要求。要求層數(shù)如表A所示，它提供了漂移和滑移的比較和總結(jié)分層時(shí)鐘系統(tǒng)的速率。
Stratum 1被定義為完全自主的定時(shí)源，除了。之外沒(méi)有其他輸入也許每年校準(zhǔn)一次。Stratum 1時(shí)序的通常來(lái)源是原子標(biāo)準(zhǔn)（Cesium Beam或氫氣激光器）或參考振蕩器（OCXO晶振）。最小可調(diào)范圍和最大漂移是定義為1×10-11或更小的分?jǐn)?shù)頻率偏移f/f。在這個(gè)最低精度，正確校準(zhǔn)source將提供比特流定時(shí)，不會(huì)相對(duì)于絕對(duì)或完美標(biāo)準(zhǔn)更多地滑動(dòng)每4到5個(gè)月一次。原子標(biāo)準(zhǔn)，如銫鐘，具有更好的性能。
Stratum 1時(shí)鐘是ANSI/T1.101中定義的主參考源（PRS）的示例?；蛘撸琍RS源可以是采用協(xié)調(diào)世界時(shí)的直接控制的時(shí)鐘系統(tǒng)（UTC）頻率和時(shí)間服務(wù)，例如全球定位系統(tǒng)（GPS）導(dǎo)航系統(tǒng)。該GPS系統(tǒng)可用于提供Stratum 1質(zhì)量的高精度，低成本定時(shí)。Stratum 2時(shí)鐘系統(tǒng)在正常工作條件下跟蹤輸入，并保持最佳狀態(tài)在受損操作條件期間估計(jì)輸入?yún)⒖碱l率。Stratum 2時(shí)鐘系統(tǒng)要求最小調(diào)整（跟蹤）范圍為1.6x10-8。沒(méi)有輸入?yún)⒖嫉腟tratum 2的漂移一年內(nèi)不到1.6x10-8。系統(tǒng)的短期漂移在24小時(shí)內(nèi)小于1 x 10-10。如果將此規(guī)范解釋為每24小時(shí)1x10-10的漂移，則相當(dāng)于框架滑移率為當(dāng)Stratum 2時(shí)鐘系統(tǒng)處于保持模式時(shí)，在7天內(nèi)大約1次滑動(dòng)。一個(gè)Stratum 2時(shí)鐘每天小于2.5 x 10-11的漂移將導(dǎo)致第一次滑動(dòng)超過(guò)2個(gè)月的時(shí)間。典型Stratum 2時(shí)鐘的例子是Rubidium Standards和恒溫晶體振蕩器。
Stratum 3被定義為一個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)，它跟蹤Stratum 2中的輸入，但是范圍更廣。一個(gè)Stratum 3時(shí)鐘系統(tǒng)要求最小調(diào)整（跟蹤）范圍為4.6x10-6。短期漂移系統(tǒng)在24小時(shí)內(nèi)小于3.7x10-7。這相當(dāng)于在24小時(shí)內(nèi)大約255幀滑動(dòng)而系統(tǒng)正在持有。一些Stratum 3時(shí)鐘設(shè)備不足以為SONET網(wǎng)絡(luò)提供時(shí)間元素。
在Bellcore文檔[參考文獻(xiàn)3,7和8]中定義的Stratum 3E是創(chuàng)建的新標(biāo)準(zhǔn)SONET設(shè)備要求的結(jié)果。Stratum 3E跟蹤輸入信號(hào)在7.1Hz的1.544MHz范圍內(nèi)來(lái)自Stratum 3或更好的來(lái)源。沒(méi)有輸入?yún)⒖嫉钠圃?4小時(shí)內(nèi)小于1x10-8。這是24小時(shí)內(nèi)不到四次框架滑動(dòng)，而Stratum 3則為255次滑動(dòng)。
Stratum 4定義為時(shí)鐘系統(tǒng)，除了調(diào)整之外，它跟蹤Stratum 2或3中的輸入漂移范圍是3.2x10-5。此外，Stratum 4時(shí)鐘沒(méi)有保持能力，并且在沒(méi)有時(shí)參考，在調(diào)整范圍限制內(nèi)自由運(yùn)行。框架滑動(dòng)之間的時(shí)間可以小到4秒Stratum 4E是一種新的客戶(hù)端時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，它具有保持特性這不是自由運(yùn)行。這個(gè)新級(jí)別，旨在供客戶(hù)提供的設(shè)備使用他們的網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化。
層次結(jié)構(gòu)：
Stratum 1時(shí)鐘可以控制2T，3E，3,4E或4個(gè)時(shí)鐘。Stratum 2時(shí)鐘可以驅(qū)動(dòng)第2,3E，3,4E或4層時(shí)鐘。Stratum 3E時(shí)鐘可以驅(qū)動(dòng)3E，3,4E或4個(gè)時(shí)鐘。Stratum 3時(shí)鐘可驅(qū)動(dòng)3 3,4E或4個(gè)時(shí)鐘。
不建議使用Stratum 4E或4時(shí)鐘作為任何其他時(shí)鐘系統(tǒng)的時(shí)序源。由于較高層時(shí)鐘系統(tǒng)的捕獲和調(diào)整范圍較窄（2高于3，等等on），不建議從Stratum 3E或3時(shí)鐘驅(qū)Stratum 2時(shí)鐘。事實(shí)上，它不會(huì)在某些情況下起作用傳播受損的情況。此外，必須特別注意不止一個(gè)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序Stratum 1源用于確保這些源準(zhǔn)確且可追溯到其他標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)通常用于檢查Stratum 1時(shí)鐘源精度的標(biāo)準(zhǔn)是GPS系統(tǒng)。 GPS接收器也可以可直接用作Stratum 1質(zhì)量的來(lái)源。
Stratum 1時(shí)鐘管理，操作和維護(hù)可能是一項(xiàng)代價(jià)高昂的工作。原子來(lái)源可能不長(zhǎng)免維護(hù)操作間隔，并且可能在沒(méi)有指示源關(guān)閉的情況下經(jīng)歷故障頻率。此外，如果Stratum 1時(shí)序源顯示不準(zhǔn)確，則網(wǎng)絡(luò)必須能夠接受另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，直到問(wèn)題得到糾正。因此，GPS是有吸引力的，以確保準(zhǔn)確性和晶振最小化成本。
表A：層時(shí)鐘要求和層次結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)滑動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么？
如果由于時(shí)鐘系統(tǒng)處于保持狀態(tài)而發(fā)生幀滑動(dòng)，那么懲罰是什么？是連接的設(shè)備停止工作？通常不會(huì)。語(yǔ)音設(shè)備傾向于快速重新獲取幀同步，從而導(dǎo)致流行音樂(lè)或點(diǎn)擊，這通常不是問(wèn)題。數(shù)據(jù)電路會(huì)丟失一些位數(shù)，具體取決于數(shù)據(jù)速率傳輸，以及是否正在使用前向糾錯(cuò)。
一些提供添加和刪除服務(wù)的多路復(fù)用設(shè)備會(huì)中斷所有輸出中繼，同時(shí)成為新的同步源被收購(gòu)了。如果由于電路噪聲，這種中斷可能使網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)無(wú)用，如滑動(dòng)導(dǎo)致下游進(jìn)一步下滑（誤差或滑移倍增）。
時(shí)鐘系統(tǒng)在電路損傷期間提供穩(wěn)定的石英晶體振蕩器頻率源。連接的設(shè)備不會(huì)受影響直到時(shí)鐘保持漂移導(dǎo)致滑動(dòng)。穩(wěn)定的時(shí)鐘將改變遇到問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)每天兩到三次，通過(guò)主要的行李箱中斷維持時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)運(yùn)營(yíng)只要修理時(shí)間與第一次框架滑動(dòng)的時(shí)間相當(dāng)，在修理中斷之前沒(méi)有損壞（見(jiàn)表A）。
由于偶爾會(huì)出現(xiàn)偶然滑動(dòng)，因此最好的辦法是盡量減少其發(fā)生率。通過(guò)細(xì)心時(shí)鐘系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程，可以以合理的成本和優(yōu)秀的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)接近完美的時(shí)序可靠性和可維護(hù)性。
為了計(jì)算漂移的滑移率，假設(shè)一個(gè)頻率偏移等于24小時(shí)內(nèi)的上述漂移，這會(huì)累積位滑動(dòng)直到累積了193位。各種原子和晶體振蕩器的漂移率是眾所周知的，通常不是這樣線(xiàn)性或不一定不斷增加。
每一顆小小的貼片晶振看似不起眼，但是都能發(fā)揮很大的作用，在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，運(yùn)用了幾十種到上百種不同的工藝技術(shù)和加工工藝，結(jié)合了無(wú)數(shù)人的心血，然而晶體這個(gè)領(lǐng)域，還不算完全被解剖，仍有許多秘密等待科學(xué)家和工程人員發(fā)現(xiàn)和利用。
層次定義：
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)題為“同步接口標(biāo)準(zhǔn)”“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)”（ANSI /T1.101-1987）于1987年首次發(fā)布。該文件定義了這一層數(shù)字網(wǎng)絡(luò)同步的級(jí)別和最低性能要求。要求層數(shù)如表A所示，它提供了漂移和滑移的比較和總結(jié)分層時(shí)鐘系統(tǒng)的速率。
Stratum 1被定義為完全自主的定時(shí)源，除了。之外沒(méi)有其他輸入也許每年校準(zhǔn)一次。Stratum 1時(shí)序的通常來(lái)源是原子標(biāo)準(zhǔn)（Cesium Beam或氫氣激光器）或參考振蕩器（OCXO晶振）。最小可調(diào)范圍和最大漂移是定義為1×10-11或更小的分?jǐn)?shù)頻率偏移f/f。在這個(gè)最低精度，正確校準(zhǔn)source將提供比特流定時(shí)，不會(huì)相對(duì)于絕對(duì)或完美標(biāo)準(zhǔn)更多地滑動(dòng)每4到5個(gè)月一次。原子標(biāo)準(zhǔn)，如銫鐘，具有更好的性能。
Stratum 1時(shí)鐘是ANSI/T1.101中定義的主參考源（PRS）的示例?；蛘撸琍RS源可以是采用協(xié)調(diào)世界時(shí)的直接控制的時(shí)鐘系統(tǒng)（UTC）頻率和時(shí)間服務(wù)，例如全球定位系統(tǒng)（GPS）導(dǎo)航系統(tǒng)。該GPS系統(tǒng)可用于提供Stratum 1質(zhì)量的高精度，低成本定時(shí)。Stratum 2時(shí)鐘系統(tǒng)在正常工作條件下跟蹤輸入，并保持最佳狀態(tài)在受損操作條件期間估計(jì)輸入?yún)⒖碱l率。Stratum 2時(shí)鐘系統(tǒng)要求最小調(diào)整（跟蹤）范圍為1.6x10-8。沒(méi)有輸入?yún)⒖嫉腟tratum 2的漂移一年內(nèi)不到1.6x10-8。系統(tǒng)的短期漂移在24小時(shí)內(nèi)小于1 x 10-10。如果將此規(guī)范解釋為每24小時(shí)1x10-10的漂移，則相當(dāng)于框架滑移率為當(dāng)Stratum 2時(shí)鐘系統(tǒng)處于保持模式時(shí)，在7天內(nèi)大約1次滑動(dòng)。一個(gè)Stratum 2時(shí)鐘每天小于2.5 x 10-11的漂移將導(dǎo)致第一次滑動(dòng)超過(guò)2個(gè)月的時(shí)間。典型Stratum 2時(shí)鐘的例子是Rubidium Standards和恒溫晶體振蕩器。
Stratum 3被定義為一個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)，它跟蹤Stratum 2中的輸入，但是范圍更廣。一個(gè)Stratum 3時(shí)鐘系統(tǒng)要求最小調(diào)整（跟蹤）范圍為4.6x10-6。短期漂移系統(tǒng)在24小時(shí)內(nèi)小于3.7x10-7。這相當(dāng)于在24小時(shí)內(nèi)大約255幀滑動(dòng)而系統(tǒng)正在持有。一些Stratum 3時(shí)鐘設(shè)備不足以為SONET網(wǎng)絡(luò)提供時(shí)間元素。
在Bellcore文檔[參考文獻(xiàn)3,7和8]中定義的Stratum 3E是創(chuàng)建的新標(biāo)準(zhǔn)SONET設(shè)備要求的結(jié)果。Stratum 3E跟蹤輸入信號(hào)在7.1Hz的1.544MHz范圍內(nèi)來(lái)自Stratum 3或更好的來(lái)源。沒(méi)有輸入?yún)⒖嫉钠圃?4小時(shí)內(nèi)小于1x10-8。這是24小時(shí)內(nèi)不到四次框架滑動(dòng)，而Stratum 3則為255次滑動(dòng)。
Stratum 4定義為時(shí)鐘系統(tǒng)，除了調(diào)整之外，它跟蹤Stratum 2或3中的輸入漂移范圍是3.2x10-5。此外，Stratum 4時(shí)鐘沒(méi)有保持能力，并且在沒(méi)有時(shí)參考，在調(diào)整范圍限制內(nèi)自由運(yùn)行。框架滑動(dòng)之間的時(shí)間可以小到4秒Stratum 4E是一種新的客戶(hù)端時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，它具有保持特性這不是自由運(yùn)行。這個(gè)新級(jí)別，旨在供客戶(hù)提供的設(shè)備使用他們的網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化。
層次結(jié)構(gòu)：
Stratum 1時(shí)鐘可以控制2T，3E，3,4E或4個(gè)時(shí)鐘。Stratum 2時(shí)鐘可以驅(qū)動(dòng)第2,3E，3,4E或4層時(shí)鐘。Stratum 3E時(shí)鐘可以驅(qū)動(dòng)3E，3,4E或4個(gè)時(shí)鐘。Stratum 3時(shí)鐘可驅(qū)動(dòng)3 3,4E或4個(gè)時(shí)鐘。
不建議使用Stratum 4E或4時(shí)鐘作為任何其他時(shí)鐘系統(tǒng)的時(shí)序源。由于較高層時(shí)鐘系統(tǒng)的捕獲和調(diào)整范圍較窄（2高于3，等等on），不建議從Stratum 3E或3時(shí)鐘驅(qū)Stratum 2時(shí)鐘。事實(shí)上，它不會(huì)在某些情況下起作用傳播受損的情況。此外，必須特別注意不止一個(gè)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序Stratum 1源用于確保這些源準(zhǔn)確且可追溯到其他標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)通常用于檢查Stratum 1時(shí)鐘源精度的標(biāo)準(zhǔn)是GPS系統(tǒng)。 GPS接收器也可以可直接用作Stratum 1質(zhì)量的來(lái)源。
Stratum 1時(shí)鐘管理，操作和維護(hù)可能是一項(xiàng)代價(jià)高昂的工作。原子來(lái)源可能不長(zhǎng)免維護(hù)操作間隔，并且可能在沒(méi)有指示源關(guān)閉的情況下經(jīng)歷故障頻率。此外，如果Stratum 1時(shí)序源顯示不準(zhǔn)確，則網(wǎng)絡(luò)必須能夠接受另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，直到問(wèn)題得到糾正。因此，GPS是有吸引力的，以確保準(zhǔn)確性和晶振最小化成本。
表A：層時(shí)鐘要求和層次結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)滑動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么？
如果由于時(shí)鐘系統(tǒng)處于保持狀態(tài)而發(fā)生幀滑動(dòng)，那么懲罰是什么？是連接的設(shè)備停止工作？通常不會(huì)。語(yǔ)音設(shè)備傾向于快速重新獲取幀同步，從而導(dǎo)致流行音樂(lè)或點(diǎn)擊，這通常不是問(wèn)題。數(shù)據(jù)電路會(huì)丟失一些位數(shù)，具體取決于數(shù)據(jù)速率傳輸，以及是否正在使用前向糾錯(cuò)。
一些提供添加和刪除服務(wù)的多路復(fù)用設(shè)備會(huì)中斷所有輸出中繼，同時(shí)成為新的同步源被收購(gòu)了。如果由于電路噪聲，這種中斷可能使網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)無(wú)用，如滑動(dòng)導(dǎo)致下游進(jìn)一步下滑（誤差或滑移倍增）。
時(shí)鐘系統(tǒng)在電路損傷期間提供穩(wěn)定的石英晶體振蕩器頻率源。連接的設(shè)備不會(huì)受影響直到時(shí)鐘保持漂移導(dǎo)致滑動(dòng)。穩(wěn)定的時(shí)鐘將改變遇到問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)每天兩到三次，通過(guò)主要的行李箱中斷維持時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)運(yùn)營(yíng)只要修理時(shí)間與第一次框架滑動(dòng)的時(shí)間相當(dāng)，在修理中斷之前沒(méi)有損壞（見(jiàn)表A）。
由于偶爾會(huì)出現(xiàn)偶然滑動(dòng)，因此最好的辦法是盡量減少其發(fā)生率。通過(guò)細(xì)心時(shí)鐘系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程，可以以合理的成本和優(yōu)秀的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)接近完美的時(shí)序可靠性和可維護(hù)性。
為了計(jì)算漂移的滑移率，假設(shè)一個(gè)頻率偏移等于24小時(shí)內(nèi)的上述漂移，這會(huì)累積位滑動(dòng)直到累積了193位。各種原子和晶體振蕩器的漂移率是眾所周知的，通常不是這樣線(xiàn)性或不一定不斷增加。
每一顆小小的貼片晶振看似不起眼，但是都能發(fā)揮很大的作用，在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，運(yùn)用了幾十種到上百種不同的工藝技術(shù)和加工工藝，結(jié)合了無(wú)數(shù)人的心血，然而晶體這個(gè)領(lǐng)域，還不算完全被解剖，仍有許多秘密等待科學(xué)家和工程人員發(fā)現(xiàn)和利用。
正在載入評(píng)論數(shù)據(jù)...
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