Stratum 3E使OCXO晶振更加强大

我们已经充分了解了OCXO晶振如何实现更精准的稳定性,在这里，我们深入研究电信应用的时序要求，重点关注与稳定性相关的规范，并进一步公布有关Emerald Platform™OCXO的细节，这是一种新的改变游戏规则的Stratum 3E解决方案.

那么电信最重要的参数是什么？让我们从基础开始了解频率稳定性，石英晶体振荡器的最基本规范。该规范表示由外部条件引起的输出频率偏差。稳定性值越小意味着性能越好。对于OCXO，频率稳定性通常以十亿分之几（ppb）表示。

温度变化是频率偏差的主要原因之一。在下图中，我们展示了温度从-40°C到+ 85°C的温度随温度升高和温度下降（滞后）的频率稳定性，对于四种不同的类似额定设备，包括基于SiTime MEMS的Emerald OCXO（如图所示）绿线）和三个基于石英晶振的OCXO。Emerald设备的性能仅为1.5 ppb，比下一个最接近的OCXO好四倍。

祖母绿设备具有令人印象深刻的频率稳定性，这对于同步以太网（ITU-T G.8262）和IEEE 1588等同步应用至关重要。这种稳定性使有源晶振器能够在系统通过保持状态处于自由运行状态时保持稳定的时钟在网络故障情况下。但更重要的是在实际操作条件下保持稳定性，例如快速温度变化或可能影响时钟性能的其他动态条件。

让我们仔细看看频率与温度斜率，这是精密贴片振荡器的关键指标。也称为ΔF/ΔT，该测量量化振荡器以1°C为增量对温度变化的敏感度。同样，较低的数字更好，因为它代表频率的偏差。祖母绿产品的额定温度仅为50 ppt /°C（ppt =万亿分之一）。下图显示了Emerald OCXO与相同的三个OCXO石英晶振相比的ΔF/ΔT 性能。

电信系统使用高性能组件，产生大量热量并需要冷却风扇。随着处理器循环和风扇开启和关闭，可能会出现明显的温度瞬变。但是当内部系统温度与意外和极端的外部天气条件相结合时会发生什么？或者考虑如果风扇出现故障并且内部温度显着上升会发生什么。下图显示了祖母绿和石英OCXO在正常工业工作温度范围内的表现。

从频域切换到时域，让我们看看Allan偏差（ADEV），这是电信工程师的另一个重要指标。ADEV是时域中振荡器稳定性的度量，并且称为短期频率稳定性。使用ADEV是因为与标准偏差相比，它会收敛更多类型的振荡器噪声。它解释了相位调制，频率调制和随机游走频率等问题。凭借2e-11 ADEV，平均时间为10秒，Emerald设备可保持惊人的一致性能。下图显示了Emerald设备在有气流和无气流的情况下的性能。

除了耐气流和快速温度变化外，Emerald OCXO几乎不受振动的影响，这也会导致频率发生变化。这种贴片晶振弹性至关重要，因为电信设备经常受到振动，特别是在室外部署时。风，重型车辆和火车只是众多振动源的几个例子。祖母绿产品的偏差仅为0.1ppb/g，非常适合户外杆式设备。

祖母绿产品也不受湿度影响，因此不需要像传统石英OCXO那样容易泄漏的额外密封。由于Emerald器件具有片上稳压器，因此它们不会受到可降低时钟性能的电源噪声的影响，因此不需要专用的LDO或铁氧体磁珠。最后，由于Emerald产品使用硅MEMS晶振，它们具有半导体级质量，并且不会像石英OCXO那样遭受批次之间的不一致。