歐美晶振的層次定義與結構介紹
來源：http://www.benpai.com.cn 作者：金洛鑫電子 2018年12月18
比較高端的產品一般都是使用進口的歐美晶振，因為性能好，品質好等因素，在國內的市場一片大好，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的技術資料，例如晶體和振蕩器層次的定義與層次的結構。
層次定義：
美國國家標準協會（ANSI）標準，標題為“同步接口標準”“數字網絡”（ANSI /T1.101-1987）于1987年首次發布。該文件定義了這一層數字網絡同步的級別和最低性能要求。要求層數如表A所示，它提供了漂移和滑移的比較和總結分層時鐘系統的速率。
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）。最小可調范圍和最大漂移是定義為1×10-11或更小的分數頻率偏移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。或者，PRS源可以是采用協調世界時的直接控制的時鐘系統（UTC）頻率和時間服務，例如全球定位系統（GPS）導航系統。該GPS系統可用于提供Stratum 1質量的高精度，低成本定時。Stratum 2時鐘系統在正常工作條件下跟蹤輸入，并保持最佳狀態在受損操作條件期間估計輸入參考頻率。Stratum 2時鐘系統要求最小調整（跟蹤）范圍為1.6x10-8。沒有輸入參考的Stratum 2的漂移一年內不到1.6x10-8。系統的短期漂移在24小時內小于1 x 10-10。如果將此規范解釋為每24小時1x10-10的漂移，則相當于框架滑移率為當Stratum 2時鐘系統處于保持模式時，在7天內大約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，它跟蹤Stratum 2中的輸入，但是范圍更廣。一個Stratum 3時鐘系統要求最小調整（跟蹤）范圍為4.6x10-6。短期漂移系統在24小時內小于3.7x10-7。這相當于在24小時內大約255幀滑動而系統正在持有。一些Stratum 3時鐘設備不足以為SONET網絡提供時間元素。
在Bellcore文檔[參考文獻3,7和8]中定義的Stratum 3E是創建的新標準SONET設備要求的結果。Stratum 3E跟蹤輸入信號在7.1Hz的1.544MHz范圍內來自Stratum 3或更好的來源。沒有輸入參考的漂移在24小時內小于1x10-8。這是24小時內不到四次框架滑動，而Stratum 3則為255次滑動。
Stratum 4定義為時鐘系統，除了調整之外，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，在調整范圍限制內自由運行。框架滑動之間的時間可以小到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備使用他們的網絡還沒有標準化。
層次結構：
Stratum 1時鐘可以控制2T，3E，3,4E或4個時鐘。Stratum 2時鐘可以驅動第2,3E，3,4E或4層時鐘。Stratum 3E時鐘可以驅動3E，3,4E或4個時鐘。Stratum 3時鐘可驅動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的時序源。由于較高層時鐘系統的捕獲和調整范圍較窄（2高于3，等等on），不建議從Stratum 3E或3時鐘驅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絡應用程序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。 GPS接收器也可以可直接用作Stratum 1質量的來源。
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閉的情況下經歷故障頻率。此外，如果Stratum 1時序源顯示不準確，則網絡必須能夠接受另一個網絡的時間，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構
網絡滑動，會發生什么？
如果由于時鐘系統處于保持狀態而發生幀滑動，那么懲罰是什么？是連接的設備停止工作？通常不會。語音設備傾向于快速重新獲取幀同步，從而導致流行音樂或點擊，這通常不是問題。數據電路會丟失一些位數，具體取決于數據速率傳輸，以及是否正在使用前向糾錯。
一些提供添加和刪除服務的多路復用設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，這種中斷可能使網絡暫時無用，如滑動導致下游進一步下滑（誤差或滑移倍增）。
時鐘系統在電路損傷期間提供穩定的石英晶體振蕩器頻率源。連接的設備不會受影響直到時鐘保持漂移導致滑動。穩定的時鐘將改變遇到問題的網絡每天兩到三次，通過主要的行李箱中斷維持時間。網絡將繼續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）。
由于偶爾會出現偶然滑動，因此最好的辦法是盡量減少其發生率。通過細心時鐘系統的網絡工程，可以以合理的成本和優秀的時序實現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，假設一個頻率偏移等于24小時內的上述漂移，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，但是都能發揮很大的作用，在生產制造的過程中，運用了幾十種到上百種不同的工藝技術和加工工藝，結合了無數人的心血，然而晶體這個領域，還不算完全被解剖，仍有許多秘密等待科學家和工程人員發現和利用。
層次定義：
美國國家標準協會（ANSI）標準，標題為“同步接口標準”“數字網絡”（ANSI /T1.101-1987）于1987年首次發布。該文件定義了這一層數字網絡同步的級別和最低性能要求。要求層數如表A所示，它提供了漂移和滑移的比較和總結分層時鐘系統的速率。
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）。最小可調范圍和最大漂移是定義為1×10-11或更小的分數頻率偏移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。或者，PRS源可以是采用協調世界時的直接控制的時鐘系統（UTC）頻率和時間服務，例如全球定位系統（GPS）導航系統。該GPS系統可用于提供Stratum 1質量的高精度，低成本定時。Stratum 2時鐘系統在正常工作條件下跟蹤輸入，并保持最佳狀態在受損操作條件期間估計輸入參考頻率。Stratum 2時鐘系統要求最小調整（跟蹤）范圍為1.6x10-8。沒有輸入參考的Stratum 2的漂移一年內不到1.6x10-8。系統的短期漂移在24小時內小于1 x 10-10。如果將此規范解釋為每24小時1x10-10的漂移，則相當于框架滑移率為當Stratum 2時鐘系統處于保持模式時，在7天內大約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，它跟蹤Stratum 2中的輸入，但是范圍更廣。一個Stratum 3時鐘系統要求最小調整（跟蹤）范圍為4.6x10-6。短期漂移系統在24小時內小于3.7x10-7。這相當于在24小時內大約255幀滑動而系統正在持有。一些Stratum 3時鐘設備不足以為SONET網絡提供時間元素。
在Bellcore文檔[參考文獻3,7和8]中定義的Stratum 3E是創建的新標準SONET設備要求的結果。Stratum 3E跟蹤輸入信號在7.1Hz的1.544MHz范圍內來自Stratum 3或更好的來源。沒有輸入參考的漂移在24小時內小于1x10-8。這是24小時內不到四次框架滑動，而Stratum 3則為255次滑動。
Stratum 4定義為時鐘系統，除了調整之外，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，在調整范圍限制內自由運行。框架滑動之間的時間可以小到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備使用他們的網絡還沒有標準化。
層次結構：
Stratum 1時鐘可以控制2T，3E，3,4E或4個時鐘。Stratum 2時鐘可以驅動第2,3E，3,4E或4層時鐘。Stratum 3E時鐘可以驅動3E，3,4E或4個時鐘。Stratum 3時鐘可驅動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的時序源。由于較高層時鐘系統的捕獲和調整范圍較窄（2高于3，等等on），不建議從Stratum 3E或3時鐘驅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絡應用程序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。 GPS接收器也可以可直接用作Stratum 1質量的來源。
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閉的情況下經歷故障頻率。此外，如果Stratum 1時序源顯示不準確，則網絡必須能夠接受另一個網絡的時間，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構
網絡滑動，會發生什么？
如果由于時鐘系統處于保持狀態而發生幀滑動，那么懲罰是什么？是連接的設備停止工作？通常不會。語音設備傾向于快速重新獲取幀同步，從而導致流行音樂或點擊，這通常不是問題。數據電路會丟失一些位數，具體取決于數據速率傳輸，以及是否正在使用前向糾錯。
一些提供添加和刪除服務的多路復用設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，這種中斷可能使網絡暫時無用，如滑動導致下游進一步下滑（誤差或滑移倍增）。
時鐘系統在電路損傷期間提供穩定的石英晶體振蕩器頻率源。連接的設備不會受影響直到時鐘保持漂移導致滑動。穩定的時鐘將改變遇到問題的網絡每天兩到三次，通過主要的行李箱中斷維持時間。網絡將繼續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）。
由于偶爾會出現偶然滑動，因此最好的辦法是盡量減少其發生率。通過細心時鐘系統的網絡工程，可以以合理的成本和優秀的時序實現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，假設一個頻率偏移等于24小時內的上述漂移，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，但是都能發揮很大的作用，在生產制造的過程中，運用了幾十種到上百種不同的工藝技術和加工工藝，結合了無數人的心血，然而晶體這個領域，還不算完全被解剖，仍有許多秘密等待科學家和工程人員發現和利用。
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