歐美晶振的層次定義與結(jié)構(gòu)介紹
來源：http://www.zghybn.com 作者：金洛鑫電子 2018年12月18
比較高端的產(chǎn)品一般都是使用進口的歐美晶振，因為性能好，品質(zhì)好等因素，在國內(nèi)的市場一片大好，美國的多家品牌在我國都有了不少客戶，長期使用美國晶振，為了進入中國市場，這些來自歐洲和美國的晶體制造商，需要通過多項認證和測試，并且也帶來了許多與晶振相關(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：
美國國家標準協(xié)會（ANSI）標準，標題為“同步接口標準”“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)分層時鐘系統(tǒng)的速率。
Stratum 1被定義為完全自主的定時源，除了。之外沒有其他輸入也許每年校準一次。Stratum 1時序的通常來源是原子標準（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或更小的分數(shù)頻率偏移f/f。在這個最低精度，正確校準source將提供比特流定時，不會相對于絕對或完美標準更多地滑動每4到5個月一次。原子標準，如銫鐘，具有更好的性能。
Stratum 1時鐘是ANSI/T1.101中定義的主參考源（PRS）的示例?；蛘?，PRS源可以是采用協(xié)調(diào)世界時的直接控制的時鐘系統(tǒng)（UTC）頻率和時間服務(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。Stratum 2時鐘系統(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輸入?yún)⒖碱l率。Stratum 2時鐘系統(tǒng)要求最小調(diào)整（跟蹤）范圍為1.6x10-8。沒有輸入?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小時內(nèi)小于1 x 10-10。如果將此規(guī)范解釋為每24小時1x10-10的漂移，則相當于框架滑移率為當Stratum 2時鐘系統(tǒng)處于保持模式時，在7天內(nèi)大約1次滑動。一個Stratum 2時鐘每天小于2.5 x 10-11的漂移將導(dǎo)致第一次滑動超過2個月的時間。典型Stratum 2時鐘的例子是Rubidium Standards和恒溫晶體振蕩器。
Stratum 3被定義為一個時鐘系統(tǒng)，它跟蹤Stratum 2中的輸入，但是范圍更廣。一個Stratum 3時鐘系統(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小時內(nèi)小于3.7x10-7。這相當于在24小時內(nèi)大約255幀滑動而系統(tǒng)正在持有。一些Stratum 3時鐘設(shè)備不足以為SONET網(wǎng)絡(luò)提供時間元素。
在Bellcore文檔[參考文獻3,7和8]中定義的Stratum 3E是創(chuàng)建的新標準SONET設(shè)備要求的結(jié)果。Stratum 3E跟蹤輸入信號在7.1Hz的1.544MHz范圍內(nèi)來自Stratum 3或更好的來源。沒有輸入?yún)⒖嫉钠圃?4小時內(nèi)小于1x10-8。這是24小時內(nèi)不到四次框架滑動，而Stratum 3則為255次滑動。
Stratum 4定義為時鐘系統(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時鐘沒有保持能力，并且在沒有時參考，在調(diào)整范圍限制內(nèi)自由運行?？蚣芑瑒又g的時間可以小到4秒Stratum 4E是一種新的客戶端時鐘標準，它具有保持特性這不是自由運行。這個新級別，旨在供客戶提供的設(shè)備使用他們的網(wǎng)絡(luò)還沒有標準化。
層次結(jié)構(gòu)：
Stratum 1時鐘可以控制2T，3E，3,4E或4個時鐘。Stratum 2時鐘可以驅(qū)動第2,3E，3,4E或4層時鐘。Stratum 3E時鐘可以驅(qū)動3E，3,4E或4個時鐘。Stratum 3時鐘可驅(qū)動3 3,4E或4個時鐘。
不建議使用Stratum 4E或4時鐘作為任何其他時鐘系統(tǒng)的時序源。由于較高層時鐘系統(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時鐘驅(qū)Stratum 2時鐘。事實上，它不會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的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序Stratum 1源用于確保這些源準確且可追溯到其他標準。另一個通常用于檢查Stratum 1時鐘源精度的標準是GPS系統(tǒng)。 GPS接收器也可以可直接用作Stratum 1質(zhì)量的來源。
Stratum 1時鐘管理，操作和維護可能是一項代價高昂的工作。原子來源可能不長免維護操作間隔，并且可能在沒有指示源關(guān)閉的情況下經(jīng)歷故障頻率。此外，如果Stratum 1時序源顯示不準確，則網(wǎng)絡(luò)必須能夠接受另一個網(wǎng)絡(luò)的時間，直到問題得到糾正。因此，GPS是有吸引力的，以確保準確性和晶振最小化成本。
表A：層時鐘要求和層次結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)滑動，會發(fā)生什么？
如果由于時鐘系統(tǒng)處于保持狀態(tài)而發(fā)生幀滑動，那么懲罰是什么？是連接的設(shè)備停止工作？通常不會。語音設(shè)備傾向于快速重新獲取幀同步，從而導(dǎo)致流行音樂或點擊，這通常不是問題。數(shù)據(jù)電路會丟失一些位數(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。
一些提供添加和刪除服務(wù)的多路復(fù)用設(shè)備會中斷所有輸出中繼，同時成為新的同步源被收購了。如果由于電路噪聲，這種中斷可能使網(wǎng)絡(luò)暫時無用，如滑動導(dǎo)致下游進一步下滑（誤差或滑移倍增）。
時鐘系統(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)備不會受影響直到時鐘保持漂移導(dǎo)致滑動。穩(wěn)定的時鐘將改變遇到問題的網(wǎng)絡(luò)每天兩到三次，通過主要的行李箱中斷維持時間。網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)運營只要修理時間與第一次框架滑動的時間相當，在修理中斷之前沒有損壞（見表A）。
由于偶爾會出現(xiàn)偶然滑動，因此最好的辦法是盡量減少其發(fā)生率。通過細心時鐘系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程，可以以合理的成本和優(yōu)秀的時序?qū)崿F(xiàn)接近完美的時序可靠性和可維護性。
為了計算漂移的滑移率，假設(shè)一個頻率偏移等于24小時內(nèi)的上述漂移，這會累積位滑動直到累積了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)制造的過程中，運用了幾十種到上百種不同的工藝技術(shù)和加工工藝，結(jié)合了無數(shù)人的心血，然而晶體這個領(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：
美國國家標準協(xié)會（ANSI）標準，標題為“同步接口標準”“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)分層時鐘系統(tǒng)的速率。
Stratum 1被定義為完全自主的定時源，除了。之外沒有其他輸入也許每年校準一次。Stratum 1時序的通常來源是原子標準（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或更小的分數(shù)頻率偏移f/f。在這個最低精度，正確校準source將提供比特流定時，不會相對于絕對或完美標準更多地滑動每4到5個月一次。原子標準，如銫鐘，具有更好的性能。
Stratum 1時鐘是ANSI/T1.101中定義的主參考源（PRS）的示例?；蛘?，PRS源可以是采用協(xié)調(diào)世界時的直接控制的時鐘系統(tǒng)（UTC）頻率和時間服務(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。Stratum 2時鐘系統(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輸入?yún)⒖碱l率。Stratum 2時鐘系統(tǒng)要求最小調(diào)整（跟蹤）范圍為1.6x10-8。沒有輸入?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小時內(nèi)小于1 x 10-10。如果將此規(guī)范解釋為每24小時1x10-10的漂移，則相當于框架滑移率為當Stratum 2時鐘系統(tǒng)處于保持模式時，在7天內(nèi)大約1次滑動。一個Stratum 2時鐘每天小于2.5 x 10-11的漂移將導(dǎo)致第一次滑動超過2個月的時間。典型Stratum 2時鐘的例子是Rubidium Standards和恒溫晶體振蕩器。
Stratum 3被定義為一個時鐘系統(tǒng)，它跟蹤Stratum 2中的輸入，但是范圍更廣。一個Stratum 3時鐘系統(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小時內(nèi)小于3.7x10-7。這相當于在24小時內(nèi)大約255幀滑動而系統(tǒng)正在持有。一些Stratum 3時鐘設(shè)備不足以為SONET網(wǎng)絡(luò)提供時間元素。
在Bellcore文檔[參考文獻3,7和8]中定義的Stratum 3E是創(chuàng)建的新標準SONET設(shè)備要求的結(jié)果。Stratum 3E跟蹤輸入信號在7.1Hz的1.544MHz范圍內(nèi)來自Stratum 3或更好的來源。沒有輸入?yún)⒖嫉钠圃?4小時內(nèi)小于1x10-8。這是24小時內(nèi)不到四次框架滑動，而Stratum 3則為255次滑動。
Stratum 4定義為時鐘系統(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時鐘沒有保持能力，并且在沒有時參考，在調(diào)整范圍限制內(nèi)自由運行?？蚣芑瑒又g的時間可以小到4秒Stratum 4E是一種新的客戶端時鐘標準，它具有保持特性這不是自由運行。這個新級別，旨在供客戶提供的設(shè)備使用他們的網(wǎng)絡(luò)還沒有標準化。
層次結(jié)構(gòu)：
Stratum 1時鐘可以控制2T，3E，3,4E或4個時鐘。Stratum 2時鐘可以驅(qū)動第2,3E，3,4E或4層時鐘。Stratum 3E時鐘可以驅(qū)動3E，3,4E或4個時鐘。Stratum 3時鐘可驅(qū)動3 3,4E或4個時鐘。
不建議使用Stratum 4E或4時鐘作為任何其他時鐘系統(tǒng)的時序源。由于較高層時鐘系統(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時鐘驅(qū)Stratum 2時鐘。事實上，它不會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的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序Stratum 1源用于確保這些源準確且可追溯到其他標準。另一個通常用于檢查Stratum 1時鐘源精度的標準是GPS系統(tǒng)。 GPS接收器也可以可直接用作Stratum 1質(zhì)量的來源。
Stratum 1時鐘管理，操作和維護可能是一項代價高昂的工作。原子來源可能不長免維護操作間隔，并且可能在沒有指示源關(guān)閉的情況下經(jīng)歷故障頻率。此外，如果Stratum 1時序源顯示不準確，則網(wǎng)絡(luò)必須能夠接受另一個網(wǎng)絡(luò)的時間，直到問題得到糾正。因此，GPS是有吸引力的，以確保準確性和晶振最小化成本。
表A：層時鐘要求和層次結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)滑動，會發(fā)生什么？
如果由于時鐘系統(tǒng)處于保持狀態(tài)而發(fā)生幀滑動，那么懲罰是什么？是連接的設(shè)備停止工作？通常不會。語音設(shè)備傾向于快速重新獲取幀同步，從而導(dǎo)致流行音樂或點擊，這通常不是問題。數(shù)據(jù)電路會丟失一些位數(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。
一些提供添加和刪除服務(wù)的多路復(fù)用設(shè)備會中斷所有輸出中繼，同時成為新的同步源被收購了。如果由于電路噪聲，這種中斷可能使網(wǎng)絡(luò)暫時無用，如滑動導(dǎo)致下游進一步下滑（誤差或滑移倍增）。
時鐘系統(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)備不會受影響直到時鐘保持漂移導(dǎo)致滑動。穩(wěn)定的時鐘將改變遇到問題的網(wǎng)絡(luò)每天兩到三次，通過主要的行李箱中斷維持時間。網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)運營只要修理時間與第一次框架滑動的時間相當，在修理中斷之前沒有損壞（見表A）。
由于偶爾會出現(xiàn)偶然滑動，因此最好的辦法是盡量減少其發(fā)生率。通過細心時鐘系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程，可以以合理的成本和優(yōu)秀的時序?qū)崿F(xiàn)接近完美的時序可靠性和可維護性。
為了計算漂移的滑移率，假設(shè)一個頻率偏移等于24小時內(nèi)的上述漂移，這會累積位滑動直到累積了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)制造的過程中，運用了幾十種到上百種不同的工藝技術(shù)和加工工藝，結(jié)合了無數(shù)人的心血，然而晶體這個領(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。
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