【原】不是，哥！這是銣原子鐘嗎？（AR36CPT）

云深無(wú)際 2025-12-07 發(fā)布于內(nèi)蒙古

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如果說(shuō)在模擬電路里面運(yùn)放是基石，那我覺(jué)得在數(shù)字電路里面的時(shí)鐘就跳動(dòng)的心臟，然后合理外推，時(shí)鐘就是心臟（我這學(xué)是不是白上了？）

今天介紹一個(gè)有趣的小玩意兒，是一個(gè)外國(guó)公司：

我小張寫肯定是有點(diǎn)子特點(diǎn)的：

等等！看看里面啥樣的！

美麗的原子光，工作狀態(tài)是模塊通過(guò)高頻電場(chǎng)加熱金屬銣，使之等離子化發(fā)出美麗的紫色光芒。

“原子鐘級(jí)”不是一個(gè)嚴(yán)格的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，更像工程圈的等級(jí)形容；它通常指：

這類頻率/時(shí)間基準(zhǔn)的“根”來(lái)自原子能級(jí)躍遷的固有頻率（最常見(jiàn)是銣 Rb、銫 Cs），因而在長(zhǎng)期準(zhǔn)確度、長(zhǎng)期穩(wěn)定度、老化這些維度上，明顯高于石英類基準(zhǔn)（TCXO/OCXO）。

可以把它理解成“頻率基準(zhǔn)的最高一檔之一”。

用一個(gè)“等級(jí)梯隊(duì)”直觀理解

（從常見(jiàn)到高階）

XO（普通晶振）：便宜、漂得也快，溫漂/老化一般。

TCXO（溫補(bǔ)晶振）：把溫漂壓下去一些，適合一般通信/消費(fèi)級(jí)設(shè)備。

OCXO（恒溫晶振）：通過(guò)恒溫箱把短穩(wěn)和溫漂做得很漂亮，但長(zhǎng)期準(zhǔn)確度/長(zhǎng)期漂移仍受石英老化影響。

Rubidium/CS 原子鐘（含 CPT 銣鐘模塊）：長(zhǎng)期準(zhǔn)確度/長(zhǎng)期穩(wěn)定度/老化通常顯著更強(qiáng)，用于基站、授時(shí)、測(cè)試計(jì)量、精密同步系統(tǒng)。

“原子鐘級(jí)”具體在說(shuō)哪些指標(biāo)更強(qiáng)？

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)里最能感受到的是：

初始精度更高，出廠就很準(zhǔn)，不需要自己花很大力氣校準(zhǔn)。

長(zhǎng)期穩(wěn)定度更好，例如以天/月為尺度的漂移更小。

老化更低，石英會(huì)“慢慢變”，原子基準(zhǔn)更“靠物理常數(shù)站住”。

放回這個(gè)主角：AR36CPT 語(yǔ)境

像這種 CPT 銣原子鐘振蕩器，“原子鐘級(jí)”基本就是在強(qiáng)調(diào)：它不是普通石英 10MHz，而是用銣原子物理特性做基準(zhǔn)的 10MHz 參考源，還能用 1PPS 做馴服/鎖定，把時(shí)間準(zhǔn)確度進(jìn)一步映射到頻率。

看看主角

其實(shí)這個(gè)東西沒(méi)有什么具體的設(shè)計(jì)給你，就是一些參數(shù)，然后可以輸出時(shí)鐘，串口配置。

這是 Abracon AR36CPT 系列 CPT（Coherent Population Trap）銣原子鐘/原子鐘振蕩器 的簡(jiǎn)要規(guī)格頁(yè)（初版，2025-03-20 發(fā)布）。

它的核心定位可以一句話概括：用 CPT 銣原子鐘提供一個(gè)非常高精度、低相噪的 10MHz 頻率基準(zhǔn)，并可用 1PPS 進(jìn)行馴服/鎖定，也能用 UART 做配置與狀態(tài)管理。

這個(gè)模塊到底能做什么？

輸出：

10 MHz CMOS（Pin 12）

1PPS CMOS（Pin 10）

輸入：

1PPS 輸入（Pin 9）

文檔寫得很清楚：模塊可以把自身的 10MHz 輸出鎖到外部極高精度的 1PPS 上，從而把“時(shí)間準(zhǔn)確度”轉(zhuǎn)成“頻率準(zhǔn)確度”。這在衛(wèi)星授時(shí)、通信基站、測(cè)試計(jì)量等場(chǎng)景非常常見(jiàn)。

電氣與時(shí)序關(guān)鍵參數(shù)

10MHz 輸出（Pin 12）

頻率：10 MHz

邏輯：CMOS

負(fù)載：15 pF

上/下電平：VOH 2.4 V，VOL 0.4 V

上升/下降時(shí)間：典型 6 ns（10%~90%）

占空比：45%~55%這些說(shuō)明它是“數(shù)字 CMOS 方波參考”，不是正弦 RF 參考。若后級(jí)要喂 PLL/時(shí)鐘芯片，一般沒(méi)問(wèn)題；若要做超低抖動(dòng)模擬正弦基準(zhǔn)，可能需要整形/緩沖/濾波鏈路。

1PPS 輸入/輸出

頻率：1 Hz

脈寬：1 ms

同步指標(biāo)：Input Sync ±50 ns（文檔列在 1PPS Input 處）這表示它對(duì)外部 1PPS 的“對(duì)齊能力/鎖定誤差量級(jí)”在幾十 ns 這個(gè)尺度。

精度、穩(wěn)定度、老化、相噪

這部分是它的價(jià)值核心。

出廠初始頻率容差

±5.0E-11 @ 25°C：這已經(jīng)是“原子鐘級(jí)”的出廠精度表達(dá)。

溫度范圍與頻穩(wěn)

工作溫度：-40 ~ +70°C

頻率穩(wěn)定度（表格給的范圍表達(dá)）：典型 ±5E-10，最大到 ±1E-9 量級(jí)（-40~+70°C）

料號(hào)命名中還寫了： A: ±1 ppb over -40°C~+70°C（1 ppb = 1E-9）這和上面的表述一致。

Allan Deviation（短穩(wěn)能力）

文檔給了幾個(gè)典型點(diǎn)：

2.0E-10 @ τ=1s

7.0E-11 @ τ=10s

2.0E-11 @ τ=100s

7.0E-11 @ τ=1000s這說(shuō)明它在 1~100 秒這個(gè)區(qū)間的短期穩(wěn)定性非常強(qiáng)，適合做“短穩(wěn)+低相噪”的系統(tǒng)參考。

老化（Aging）

典型 4.1E-12 / day

最大 5.0E-12 / day（25°C，30 天后）這個(gè)老化水平對(duì)長(zhǎng)期頻率漂移控制很有幫助。

新知識(shí)：阿倫方差

Allan 指標(biāo)一般指 Allan deviation（阿倫偏差，ADEV），是評(píng)價(jià)頻率源/時(shí)鐘穩(wěn)定度最常用的指標(biāo)之一，特別適合看“不同平均時(shí)間 τ 下的穩(wěn)定性”，比單純用“ppm/ppb”更能反映真實(shí)的短穩(wěn)/中穩(wěn)/長(zhǎng)穩(wěn)行為。