作者：Austin Lesea
赛灵思实验室首席工程师 austin.lesea@xilinx.com
Symmetricom公司推出的微型GPS用振荡器能方便地替换系统设计中的原子钟。该振荡器搭配赛灵思Zynq SoC，就能构建NTP服务器。
这款评估板的主板上采用RS232转USB芯片，能转换TCXO进/出接口和GPS接收器装置。唯一需要做的或许就是安装支持USB的软件，当然也要找一个安放磁铁座的地方，让GPS天线能接收空中卫星信号。
蜂窝基站、无线电系统和计算机系统工作均需要精确计时或精确频率。采用固定GPS系统的一大优势在于，因为它不移动，因此相对非固定系统而言，能提供更好的频率参考，更精确的定位和时间信息。如果是移动应用，可能会在一定程度上影响精确度，但采用TCXO，仍可确保设计出真的非常棒的系统。
什么才叫精确？
原子钟其实不是真正的时钟，而是带有源或无源微波激射器的原子振荡器。铯原子钟是作为“主参考”典型频率源，能提供精确的频率，误差不超过1E-11。典型的铯原子钟参考精确度甚至可能达到1E-12，不过自身也有大约+/-100纳秒的延迟(wander)（但没有漂移(drift)）。这样的参考有时被称作Stratum 1时钟。
GPS卫星网络包括空间轨道中的许多类似高精度时钟（主要是铷时钟源，有些漂移(drift)，但没有延迟(wander)），全球最稳定的时钟源可定期对时纠偏。通过复杂的数学程序，全球“投票选出”约200个最精确的时钟，据此确定30天前的时间，并在此基础上校准。
这样，GPS用系列10MHz温度补偿型晶体振荡器就能作为高精度Stratum 1时间/频率/位置参考，它锁定于卫星，如果丢失卫星信号就会发生漂移(drift)。不过，在了解漂移记录并掌握温度的情况下，这种漂移可以预见也可以消除（温度补偿不是完美无缺的，在操作中可以很容易观察到）。
下面谈谈极小的数字问题
我的这块小板工作了一个月，大多数时间插在办公室的台式机中，有时候在家里插进我的笔记本电脑，现在它已经进入常规工作状态。首次启动时，误差在+/-1E-10之内，几周后，它会表现出内在明显的漂移，误差约为3.031E-12，通过补偿，实际误差小于3E-12（阿伦方差[v]约6小时，这个方差用于测量时钟、振荡器和放大器的频率稳定性），参见图1。它的表现比铯原子钟强3倍，铯原子钟的延迟(wander)较高，不过不出故障的情况下漂移为零。由于晶体会老化，所以TCXO的漂移不是恒定的。6个月后，漂移现在为3.029E-12。
如果不能接收卫星信号，那么还有一个办法，那就是采用网络时间协议（NTP）。NTP提供了因特网时间戳功能。
图1 - 另一设备测试运行时的阿伦方差
