第 25 期 高 稳 定 性 数 字 钟 的 分 析 与 实 现 121 V/s,E s 是 输 入 信 号 固 有 的, 是 无 法 控 制 的, 而 E i 和 R t 是 在 电 路 设 计 时 可 控 或 部 分 可 控 的 ; 要 降 低 E i, 可 以 在 电 路 设 计 时 对 接

中 国 科 学 院 上 海 天 文 台 年 刊 2004 年 第 25 期 ANNALS OF SHANGHAIOBSERVATORY ACADEMIA SINICA No.25, 2004 高 稳 定 性 数 字 钟 的 分 析 与 实 现 黄 佩 诚 ( 中 国 科 学 院 上 海 天 文 台, 上 海 200030) 提 要 介 绍 一 种 高 稳 定 低 功 耗 多 功 能 小 型 化 的 数 字 钟, 由 数 字 钟 插 入 相 位 噪 声 引 起 的 1pps 输 出 信 号 相 位 抖 动 为 5.3ps, 前 沿 上 升 时 间 为 4.6ns, 指 标 测 量 通 过 2m 长 50Ω 高 频 同 轴 电 缆 并 接 50Ω 电 阻 性 负 载, 输 入 信 号 为 10MHz 正 弦 波 信 号, 移 相 精 度 为 100ns, 同 步 精 度 100ns, 通 过 RS 232 接 口 每 秒 一 次 的 速 率 以 ASCI 码 格 式 输 出 时 间 信 息 ( 年 月 日 时 分 秒 ), 在 接 数 显 钟 面 时 其 功 耗 为 2W, 不 接 数 显 钟 面 时 为 1.2W 主 题 词 : 数 字 钟 相 位 噪 声 触 发 误 差 分 类 号 :TH714.51 1 引 言 在 航 天 测 控 天 文 观 测 激 光 测 距 及 导 航 定 位 等 技 术 领 域 中, 高 精 度 的 时 间 间 隔 测 量 技 术 ( 目 前 测 量 精 度 已 达 ps 量 级 ) 的 应 用, 大 大 提 高 了 上 述 领 域 的 测 控 精 度 [1], 而 高 稳 定 性 时 间 信 号 的 产 生, 是 高 精 度 的 时 间 间 隔 测 量 技 术 的 基 础, 本 文 分 析 了 在 时 间 信 号 的 产 生 过 程 中, 引 起 输 出 信 号 相 位 抖 动 的 主 要 原 因, 介 绍 了 在 电 路 设 计 中 降 低 相 位 噪 声 的 方 法 和 措 施, 并 对 数 字 钟 的 逻 辑 设 计 和 控 制 程 序 功 能 做 了 详 细 的 介 绍 2 数 字 电 路 相 位 噪 声 机 理 及 降 低 相 位 噪 声 的 措 施 在 一 个 电 路 系 统 中, 其 相 位 噪 声 特 性 和 系 统 输 出 的 相 位 抖 动, 主 要 取 决 于 系 统 对 冲 击 的 响 应, 或 主 要 由 系 统 的 冲 击 响 应 函 数 (ImpulseSensitivityFunction,ISF) 决 定, 在 数 字 电 路 中, 其 冲 击 的 主 要 来 源 为 数 字 脉 冲 信 号, 而 相 位 噪 声 的 主 要 来 源 为 触 发 误 差 [2], 触 发 误 差 E t 由 下 式 决 定 : E t = E2 i +E 2 s. (1) R t 式 中,E s 为 由 随 机 噪 声 引 起 的 输 入 信 号 噪 声 电 平,E i 为 由 随 机 噪 声 引 起 的 输 入 电 路 噪 声 电 平, E s,e i 均 以 V 为 单 位, 是 噪 声 电 压 的 均 方 值 ;R t 是 输 入 信 号 在 触 发 点 上 的 回 转 率, 其 单 位 为 收 稿 日 期 :2004 04 12; 修 回 日 期 :2004 04 28

第 25 期 高 稳 定 性 数 字 钟 的 分 析 与 实 现 121 V/s,E s 是 输 入 信 号 固 有 的, 是 无 法 控 制 的, 而 E i 和 R t 是 在 电 路 设 计 时 可 控 或 部 分 可 控 的 ; 要 降 低 E i, 可 以 在 电 路 设 计 时 对 接 地 电 源 的 滤 波 关 键 信 号 在 线 路 板 上 的 路 径 等 方 面 仔 细 地 计 算 和 安 排 ; 对 R t 的 控 制, 可 采 取 对 输 入 信 号 进 行 宽 带 低 噪 处 理, 尽 量 不 损 失 输 入 信 号 的 原 有 的 回 转 率, 不 增 加 噪 声, 同 时 触 发 点 选 择 在 输 入 信 号 回 转 率 最 大 的 地 方 在 数 字 电 路 信 号 的 处 理 中, 数 字 电 路 的 链 路 中 的 电 路 数 目, 是 直 接 影 响 相 位 噪 声 大 小 的 另 一 个 方 面, 让 我 们 考 察 一 个 数 字 电 路 的 链 路 ( 见 图 1) E s0 (E s0) 2 +(E i1) R t0 2 E s1 (E s1) 2 +(E i2) R t1 2 E s2 E s,j-1 (E s,j-1) 2 +(E i,j) R t1 2 E s,j 图 中, 前 一 个 电 路 的 图 1 数 字 电 路 的 链 路 Fig.1 AChainofaDigitalCircuit (E i,j ) 2 +(E s,j-1 ), 即 为 下 一 电 路 的 E s,j, 根 据 图 1 式 (1) 和 噪 声 叠 加 原 理, 对 于 最 后 输 出 信 号 的 相 位 抖 动 J t 有 : J t j k=1 2 (E t,k ) 由 此 可 见, 数 字 电 路 链 路 中 的 电 路 数 目 的 增 加, 将 会 引 起 输 出 信 号 的 相 位 抖 动 变 大, 因 此, 在 时 (2) 间 信 号 脉 冲 的 产 生 的 链 路 上, 应 尽 量 减 少 数 字 电 路 链 路 中 的 电 路 数 目, 在 本 数 字 钟 的 设 计 中, 采 取 了 对 关 键 信 号 特 殊 处 理 的 方 法, 使 得 在 信 号 的 输 入 和 输 出 之 间 的 电 路 链 路 的 环 节 最 小 化 ( 见 图 2), 输 入 的 10MHz 正 弦 波 信 号, 要 经 过 整 形 分 频 移 相 脉 冲 宽 度 控 制 外 同 步 控 制 和 外 同 步 检 测 等 多 种 电 路 环 节, 才 能 得 到 所 需 的 秒 信 号 (1pps) 而 在 本 设 计 中, 把 上 述 所 有 电 图 2 数 字 钟 电 路 链 路 分 析 Fig.2 CircuitChianAnalysisofTheDigitalClock 路 的 功 能 形 成 总 控 制 信 号 (Sum ControlSignal), 用 它 对 一 个 后 置 触 发 电 路 (LastStrikeCir cuit) 进 行 控 制, 此 电 路 的 最 后 响 应 是 由 10MHzTTL 信 号 实 现 后 置 触 发 的, 因 此, 从 10MHz 正 弦 波 信 号 到 最 后 秒 信 号 (1pps) 的 输 出, 仅 通 过 了 三 个 必 需 的 电 路 环 节 ( 图 2 的 虚 线 所 示 的 信 号 流 ), 即 1 正 弦 波 信 号 - 方 波 信 号 转 换 电 路,2 后 置 触 发 电 路,3 输 出 缓 冲 驱 动 电 路, 实 现 了 信 号 的 输 入 和 输 出 之 间 电 路 链 路 环 节 的 最 小 化, 大 大 降 低 了 由 此 引 入 的 相 位 噪 声 在 通 常 情 况 下, 数 字 钟 输 入 为 正 弦 波 信 号, 而 正 弦 波 的 信 号 回 转 率 是 较 小 的, 因 此 在 正 弦 波 信 号 转 换 成 方 波 信 号 时 带 入 的 触 发 误 差 在 整 个 数 字 电 路 链 路 中 影 响 最 大, 采 用 低 插 入 损 耗

122 中 国 科 学 院 上 海 天 文 台 年 刊 2004 年 的 正 弦 波 - 方 波 转 换 器, 会 进 一 步 降 低 输 出 信 号 的 相 位 抖 动, 本 数 字 钟 采 用 的 正 弦 波 - 方 波 转 换 器 (SinetoTTLConversion) 相 位 噪 声 插 入 损 耗 见 表 1 [4], 表 中 列 出 了 不 同 频 率 时 输 入 正 弦 波 信 号 和 输 出 TTL 方 波 信 号 的 相 位 噪 声, 可 见 其 相 位 噪 声 插 入 损 耗 是 极 小 的 表 1 正 弦 波 - 方 波 转 换 器 的 插 入 相 位 噪 声 Table1 TheInsertPhasenoiseofSinetoTTLConversion db Hz -1 信 号 频 率 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 输 入 正 弦 波 -103-130 -149-158 -160-161 TTL 输 出 信 号 -102-130 -149-155 -157-159 根 据 上 述 的 分 析, 在 电 路 设 计 中 又 采 取 了 相 应 的 方 法 和 措 施, 本 数 字 钟 输 出 秒 信 号 (1pps) 的 插 入 相 位 抖 动 (InsertTimingJiter) 经 测 量 计 算 为 5.3ps 3 数 字 钟 功 能 的 实 现 和 数 字 逻 辑 的 设 计 作 为 一 个 数 字 钟, 其 基 本 的 功 能 有 : 秒 信 号 的 输 出 秒 信 号 移 相 功 能 的 实 现 数 字 钟 面 信 息 ( 年 月 日 时 分 秒 ) 的 调 整 数 字 钟 面 信 息 的 显 示 和 输 出 外 同 步 的 实 现 及 输 出 脉 冲 宽 度 的 调 节 等 秒 信 号 的 输 出 只 要 对 输 入 的 信 号 进 行 分 频 即 可 移 相 功 能 的 实 现, 采 取 了 对 同 步 可 预 置 计 数 器 置 入 预 置 数 的 方 法 来 实 现, 原 理 见 图 3, 假 定 计 数 器 的 计 数 值 为 A+B 时 为 要 求 的 相 位 输 出 点,A 为 预 置 数 置 入 时 刻 计 数 器 的 计 数 值, 在 图 3 预 置 计 数 移 相 原 理 Fig.3 ThePrincipleofDigitalPhaseShift 未 加 入 预 置 数 时, 计 数 器 必 须 再 计 数 B 个 脉 冲 才 达 到 相 位 输 出 点 时 的 计 数 值, 当 加 入 预 置 数 A +B 后, 立 即 到 达 相 位 输 出 点 的 计 数 值, 即 相 位 前 移 了 B 个 计 数 脉 冲 的 周 期, 这 就 在 原 理 上 解 决 了 预 置 计 数 的 移 相 问 题, 但 在 实 际 应 用 中, 尚 有 以 下 几 个 问 题 要 加 以 解 决 :

第 25 期 高 稳 定 性 数 字 钟 的 分 析 与 实 现 123 (1) 根 据 上 面 分 析, 预 置 数 应 为 A+B, 在 加 入 预 置 数 时, 必 须 把 计 数 器 当 前 的 计 数 值 A 读 出, 与 欲 移 相 的 B 值 相 加, 得 到 A+B 作 为 移 相 B 值 的 预 置 数 并 预 置 入 计 数 器, 这 一 系 列 的 操 作 必 须 在 一 个 计 数 周 期 内 完 成, 才 能 实 现 移 相 B 值 的 目 的, 这 将 大 大 增 加 了 电 路 的 复 杂 性, 对 电 路 元 件 及 CPU 的 速 度 要 求 也 将 大 大 提 高, 增 加 了 成 本, 因 此 选 取 一 个 恰 当 的 A 值 即 预 置 数 置 入 的 时 刻 是 非 常 重 要 的, 而 在 计 数 器 链 溢 出 时 计 数 值 A=0, 由 于 在 此 时 刻 预 置 数 A+B 就 变 为 B( 即 欲 移 相 值 ), 在 移 相 时,CPU 先 把 欲 移 相 值 B 预 置 在 计 数 器 链 的 数 据 预 置 口, 利 用 计 数 器 链 溢 出 信 号 ( 此 时 A=0) 进 行 数 据 的 置 入, 实 现 了 移 相 的 功 能, 这 样 大 大 降 低 了 电 路 的 复 杂 性, 对 电 路 元 件 及 CPU 的 速 度 要 求 也 不 高 (2) 另 一 个 问 题 就 是 由 上 面 的 分 析 可 见, 预 置 移 相 只 能 实 现 向 前 移 相 的 功 能, 如 何 实 现 向 后 移 相? 由 于 输 出 为 秒 信 号, 其 周 期 固 定 为 1s, 因 此 当 要 向 后 移 相 B 时, 预 置 数 置 入 改 为 以 模 为 1s 的 补 数 1-B, 即 可 实 现 向 后 移 相 的 功 能, 其 原 理 见 图 4, 图 中 后 一 个 秒 脉 冲 进 行 置 数, 对 于 后 一 个 秒 脉 冲 相 位 前 移 了 1-B, 而 对 前 一 个 秒 脉 冲 来 说 相 位 后 移 了 B, 在 数 值 上 实 现 了 相 位 后 移 图 4 相 位 后 移 原 理 Fig.4 ThePrincipleofLagDigitalPhaseShift (3) 对 应 于 实 际 应 用 的 同 步 预 置 计 数 器 电 路, 其 预 置 数 由 在 预 置 信 号 出 现 后 的 第 一 个 计 数 脉 冲 置 入 数 据, 这 就 产 生 了 一 个 问 题, 由 于 时 间 信 号 是 连 续 的, 对 于 计 数 器 来 说, 此 脉 冲 必 须 对 计 数 器 进 行 加 一 计 数 而 保 持 计 数 的 连 续 性, 而 同 时 此 脉 冲 又 为 数 据 置 入 脉 冲, 相 对 于 计 数 来 说, 少 计 了 一 个 脉 冲, 因 此, 当 要 进 行 移 相 B 时, 对 于 向 前 移 相, 其 预 置 数 应 调 整 为 B +1LSB, 对 于 向 后 移 相, 其 预 置 数 应 调 整 为 1-B +1LSB, 这 样 就 补 偿 了 上 述 少 计 的 一 个 脉 冲, 这 里 LSB 是 10MHz 的 周 期 为 10-7 s 外 同 步 的 实 现 是 利 用 外 同 步 脉 冲 的 前 沿 产 生 一 个 窄 脉 冲 来 对 计 数 器 复 零, 这 样 下 一 个 1pps 输 出 脉 冲 则 与 输 入 同 步 脉 冲 同 步, 对 于 同 步 精 度 要 达 到 1LSB(10-7 s) 要 求 时, 尚 有 如 下 问 题 要 加 以 考 虑 : (1) 在 对 计 数 器 进 行 复 零 后, 计 数 器 开 始 重 新 计 数, 输 出 的 秒 信 号 总 是 滞 后 于 外 同 步 信 号, 由 于 外 同 步 信 号 的 相 位 是 随 机 的, 在 复 零 时 会 出 现 两 种 情 况 ( 见 图 5),(a) 外 同 步 信 号 没 有 覆 盖 计 数 脉 冲 的 前 沿, 则 在 复 零 后, 计 数 器 对 脉 冲 A 进 行 第 一 次 计 数, 其 输 出 信 号 与 外 同 步 信 号 的 相 位 差 a<1lsb, 实 现 了 小 于 1LSB 同 步 ;(b) 外 同 步 信 号 恰 好 覆 盖 计 数 脉 冲 的 前 沿, 则 在 复 零 后 计 数 器 对 脉 冲 B 进 行 第 一 次 计 数, 其 输 出 信 号 与 外 同 步 信 号 的 相 位 差 为 b> 1LSB, 不 能 实 现 小 于 1LSB 同 步, 为 解 决 这 个 问 题, 采 取 了 在 外 同 步 后 进 行 一 次 1LSB 的 超 前 移 相 的 方 法, 当 执 行 1LSB 的 超 前 移 相 后 在 情 况 (a) 时 输 出 信 号 对 外 同 步 信 号 的 相 位 超 前 < 1LSB, 在 情 况 (b) 时 输 出 信 号 的 相 位 滞 后 外 同 步 信 号 也 <1LSB, 均 能 实 现 小 于 1LSB 同 步

124 中 国 科 学 院 上 海 天 文 台 年 刊 2004 年 图 5 外 同 步 原 理 Fig.5 ThePrincipleofSYNC (2) 采 取 以 上 的 方 法 又 带 来 另 一 个 问 题, 当 发 出 同 步 指 令 后 而 又 没 有 外 同 步 信 号 的 输 入, 如 果 执 行 1LSB 的 超 前 移 相 将 会 出 现 错 误 操 作, 为 了 解 决 这 个 问 题, 采 取 了 开 同 步 窗 口 和 外 同 步 检 测 的 方 法, 在 接 收 到 同 步 指 令 后, 打 开 同 步 窗 口 来 接 收 外 同 步 信 号, 同 时 在 同 步 窗 口 的 时 间 内, 判 别 外 同 步 信 号 是 否 对 计 数 器 实 现 了 同 步 操 作, 如 实 现 了 同 步 操 作, 则 发 出 执 行 1LSB 的 超 前 移 相 指 令, 同 时 关 闭 同 步 窗 口, 如 在 同 步 窗 口 的 时 间 内, 未 发 现 对 计 数 器 实 现 同 步 操 作, 则 关 闭 同 步 窗 口, 不 发 出 执 行 1LSB 的 超 前 移 相 指 令 4 数 字 钟 的 控 制 程 序 和 控 制 指 令 控 制 程 序 实 现 软 件 钟 的 功 能, 它 对 秒 脉 冲 进 行 计 数, 形 成 年 月 日 时 分 秒 ( 包 括 闰 年 的 判 别 ) 时 间 信 息 向 RS 232 接 口 每 秒 一 次 以 ASCI 码 的 格 式 发 送, 同 时 把 时 间 信 息 ( 时 分 秒 ) 转 换 成 数 显 七 段 码 以 比 特 移 位 方 式 送 到 数 显 钟 面 进 行 钟 面 显 示 ; 控 制 程 序 同 时 从 RS 232 接 口 接 收 控 制 指 令, 对 数 字 钟 进 行 各 种 控 制 ; 控 制 指 令 包 括 :1 日 期 调 整 指 令,2 时 间 调 整 指 令,3 移 相 指 令,4 外 同 步 指 令,5 输 出 秒 信 号 脉 冲 宽 度 调 整 指 令,6 串 口 控 制 指 令,7 时 间 ±1s 调 整 指 令 ; 移 相 指 令 中 的 移 相 值 的 LSB 为 100ns; 输 出 秒 信 号 脉 冲 宽 度 调 整 指 令 可 以 调 整 输 出 秒 信 号 为 2μs,20μs,200μs,2ms,20ms 和 200ms 六 种 脉 冲 宽 度, 在 开 机 时 默 认 值 为 2μs; 串 口 控 制 指 令 是 由 于 在 不 需 要 串 口 输 出 时 间 信 息 且 对 秒 脉 冲 相 位 抖 动 指 标 要 求 较 高 时, 需 关 闭 串 口 时 间 信 息 的 输 出, 以 减 少 对 秒 脉 冲 串 扰, 而 在 需 要 串 口 输 出 时 间 信 息 时 就 需 用 此 指 令 打 开 串 口 ; 时 间 ±1s 调 整 指 令 有 两 个 作 用 : 一 是 在 调 整 钟 面 和 移 相 时 由 于 秒 脉 冲 的 相 位 变 化 使 得 时 间 信 息 出 现 ±1s 误 差, 用 此 命 令 可 以 方 便 地 调 整 ±1s 误 差 ; 另 一 是 在 用 本 数 字 钟 作 为 原 子 时 守 时 钟 时, 当 接 到 国 际 权 度 局 (BIPM) 的 闰 秒 通 知, 可 以 用 此 指 令 方 便 地 实 现 闰 秒, 闰 秒 按 国 际 标 准 的 方 式 进 行, 即 在 进 行 正 闰 秒 时, 发 出 +1s 指 令, 在 发 出 指 令 后 第 一 个 整 分 的 前 后 时 间 秒 计 数 按 如 下 顺 序 进 行 : 59 60 00 01, 在 进 行 负 闰 秒 时, 发 出 -1s 指 令, 在 发 出 指 令 后 第 一 个 整 分 的 前 后 时 间 秒 计 数 按 如 下 顺 序 进 行 : 57 58 00 01

第２ ５期 高稳定性数字钟的分析与实现 １２５ ５ 数字钟硬件的组成 本数字钟的核心部件由一片 ４４ｐｉ ｎ的 ＣＰＬＤ芯片 ＸＣ９ ５ ７２ ５ 和一片 ２０ｐｉ ｎ的 ＣＰＵ芯片 ＡＴ８ ９Ｃ２０ ５１ ６ 组成 所有的数字电路逻辑功能和程序控制全部由它们完成 辅之以正弦波 方 ｎ ｅｔ ＴＴＬＣ ｎ ｖ ｅ ｉ ｎ 外同步信号输入的斯密特触发器 输出缓冲驱动器 ＲＳ ２ ３２ 波转换器 Ｓｉ 接口电平转换器和数显钟面 组成一个完整的小型化数字钟 输 出 缓 冲 驱 动 器 用 于 输 出 两 路 可 接５０Ω负 载 的 ＴＴＬ电 平 秒 脉 冲 其 前 沿 上 升 时 间 为 ４ ６ｎ 在对驱动能力和前沿上升时间要求更高的场合 可以把两个输出信号并联使用 将会获 得更大的驱动能力和更陡的上升前沿 数显钟面由绿色八段荧光管和移位寄存器组成 对于数字钟来说 它不是必需的 时间信 ２３ ２接口获得 在电源消耗有限制的场合时 不接数显钟面将会使数字钟的功耗 息可以从 ＲＳ 从 ２Ｗ 降到 １ ２Ｗ ６ 数字钟结构与尺寸 数字钟主电路版的尺寸为 ６３ｍｍ ５ ８ｍｍ 封装在大小为 ７ ５ｍｍ ６５ｍｍ ２４ｍｍ的屏蔽盒 ５ｍｍ ４ ５ｍｍ 其结构分别见图 ６和图 ７ 内 数显钟面电路版尺寸为 ８ 图 ６ 数字钟主电路版 Ｆｉ ６ Ｔｈ ｅｍｉ ｎｂ ｄ ｆｔｈ ｅｄｉ ｉ ｔ ｌｃｌ ｃ ｋ

１２６ 中 国 科 学 院 上 海 天 文 台 年 刊 ２ ０ ０ ４年 图 ７ 数字钟数显钟面电路版 Ｆｉ ７ Ｔｈ ｅｄｉ ｐ ｌ ｙｂ ｄ ｆｔｈ ｅｄｉ ｉ ｔ ｌｃｌ ｃ ｋ ７ 数字钟指标的测量设备 测量方法和测量结果 输出信号的前沿上升时间由 Ｔｅ ｋｔ ｎ ｉ ｘ公司的 ＴＤＳ５２ ０Ａ数字示波器测量 插入相位抖动 ｔ ｎｆ ｄｒｅ ｅ ｃ ｈｓｙ ｔ ｅ ｍ的 Ｓ Ｒ６２ ０通用时间间隔计数器测量 前沿上升时间的测量是非常 由Ｓ 简单的 这里就不赘述了 插入相位抖动测量见图 ８ 对于图 ８ 测得 σｘ １ ６ ８ｐ 它包括了 频率分配器和数字钟的相位抖动 对于图 ８ ｂ 测得 σｘｂ １ ５ｐ 它仅包括频率分配器的相位抖 动 对于图 ８ ｃ 测得 σｘｃ ９ｐ 它代表测量系统和 Ｓ Ｒ６２０的系统本底噪声引起的相位抖动 图 ８ 测量框图 Ｆｉ ８ Ｍｅ ｕ ｅｄｉ ｍ

第 25 期 高 稳 定 性 数 字 钟 的 分 析 与 实 现 127 每 采 样 100 个 数 据 计 算 1 个 均 方 值, 每 个 测 量 值 为 10 个 均 方 值 的 平 均 对 于 频 率 分 配 器 和 数 字 钟, 由 于 它 们 在 电 路 和 工 艺 上 的 一 致 性, 被 认 为 其 对 σ x 的 贡 献 是 相 同 的, 因 此 数 字 钟 的 插 入 相 位 抖 动 σ xi = σ2 xa -σ 2 xb 2 =5.3ps, σ xc 用 于 验 证 测 量 系 统 和 SR620 的 系 统 本 底 噪 声 是 否 淹 没 了 σ xa 和 σ xb, 特 别 是 是 否 淹 没 了 σ xb, 由 于 有 σ xa >σ xb >σ xc, 显 然 测 量 值 σ xa 和 σ xb 是 可 信 的 参 考 文 献 [1] AnAsesmentOfPrecisionTimeandTimeInterval(PTTI)ScienceandTechnology.2003NationalAcademy ofscience [2] HajimiriA,LimotyrakisS,LeeTH.IEEEJournalofSolid StateCircuits,1999,34(6):790~804 [3] HP53131AUniversalCounterServiceGuide [4] DatumRubidiumOscilatorUser sguide [5] XilinxDatabook2001 [6] Atmel8-Bitmicrocontrolerwith2KBytesFlashAT89C2051,User sguide THEANALYSISANDREALIZATIONOFAHIGH PERFORMANCEDIGITALCLOCK HUANGPeicheng (ShanghaiAstronomicalObservatory,ChineseAcademyofScience,Shanghai200030) Abstract Thispaperdescribesahighperformanceandminiaturizationdigitalclock,timingjitercaused bytheclockis5.3psandrisetimeoftheoutput1ppssignalis4.6ns,alperformanceweremeas uredthrough2meterlength50ω coaxialcablewith50ω resistanceload,theinputsignalis10mhz sinewave,theoutput1ppssignalphaseadjustingaccuracyis100nsandsyncaccuracyiswithin 100ns,RS 232interfaceoutputsdateandtimeinformationonceasecond,powerconsumptionis2W whendisplayisconnectedandis1.2w withnodisplay. Keywords digitalclock phasenoise triggereror