¿Qué tan estables son los osciladores de cristal a temperatura controlada?

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Esta pregunta no es tan obvia como podría parecer. Considere esto, con respecto a relojes de rubidio :

  

Todos los estándares comerciales de frecuencia de rubidio operan al disciplinar un   Oscilador de cristal a la transición hiperfina de rubidio ...

Entonces, a una temperatura fija, y durante unos pocos segundos (por ejemplo, 10 segundos), ¿un oscilador de cristal normal es estable en parte por mil millones de precisión?

    
pregunta Dirk Bruere

4 respuestas

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Su pregunta es abordada por la variación de Allan. Sí, un oscilador de cristal decente es bastante estable durante un lapso de tiempo de unos pocos segundos, pero no tan estable como el de una célula de rubidio. La estabilidad a largo plazo de un oscilador de cuarzo sufre de envejecimiento. De uno a diez segundos, un buen oscilador de cuarzo puede ser estable en aproximadamente una parte en 10 ^ 11:

    
respondido por el glen_geek
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Hay varios tipos de 'oscilador de cristal regular'. El corte SC es más silencioso que el corte AT más flexible y más barato, el funcionamiento de armónicos, incluso a 10MHz, es más silencioso que el fundamental, que tiene un mayor rango de tracción.

Si está construyendo un reloj estabilizado con rubidio, entonces comenzaría con un cristal SC matizado. Esto será más silencioso en la mayoría de las compensaciones de frecuencia que la referencia de rubidio o cesio. Es solo cuando se llega a las compensaciones de mHz, o la estabilidad en minutos de operación, que la referencia de rubidio se vuelve lo suficientemente silenciosa como para que valga la pena corregir el cristal.

Esta escala de tiempo implica que un buen cristal disciplinado desde el GPS puede ser tan silencioso como una fuente de rubidio.

    
respondido por el Neil_UK
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Esa es una pregunta sorprendentemente complicada y depende del tipo de oscilador que opere y del modelo que aplique para evaluar la estabilidad.

Lo que probablemente querrás leer es "Allan Variance", que describe la distribución del error de fase (y un error de frecuencia es un error de fase lineal en el tiempo) al observar un reloj con otro reloj. ¡Si interpreta o no las fluctuaciones de fase aleatorias como error de frecuencia, depende de su modelo de oscilador!

El problema práctico aquí realmente es encontrar un reloj que sea significativamente mejor dentro de una ventana de observación de 10 s.

Sin embargo, la experiencia nos dice que los sistemas de comunicación prácticos que requieren tal estabilidad PPB para sus receptores "desperdician" una gran cantidad de capacidad de canal para la sincronización periódica. Eso es a menudo más como resultado de acomodar los canales cambiantes (especialmente en las comunicaciones móviles inalámbricas), pero si piensa en la fibra óptica, que tiene miles de millones de símbolos por segundo, encontrará que la recuperación del reloj se realiza en todo momento, eliminando ancho de banda para los datos de carga útil real.

Eso indica que incluso para los componentes electrónicos del centro de datos, no puedes simplemente enchufar un oscilador y esperar que funcione lo suficientemente estable por segundos después de que inicialmente estimaste la frecuencia. Por lo tanto, argumentaría que, incluso sin mirar la desviación de Allan en la hoja de datos del oscilador, la respuesta es "no, las estabilidades PPB son el dominio de los relojes atómicos, los osciladores controlados por horno muy costosos o los osciladores disciplinados por GPS".

    
respondido por el Marcus Müller
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Si por "regular" quiere decir algo de Digi-Key por menos de $ 5, entonces no. 1 ppb funciona a +/- 0.01 Hz a 10 MHz. Una parte de $ 2 se moverá más que eso en un segundo, y mucho menos en 10.

0.5 ppb = $ 760

1.5 ppb = $ 119

1.0 ppm = $ 13 - temperatura compensada

10 ppm = $ 1.27 - normal

    
respondido por el AnalogKid

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