En clock ... Tin tin tiiiiiin...

[KIKIWILLYBEE]

Vexé ´!  ;-) d’être comparé à une IA. de type génératif  ,  mon manifeste contre l’obsolescence biologique, tentera tel le médiéval moine scripteur , d’ajouter en place des illuminures polychromes l’illustration par une couche certes de généralités contextuelles , mais aussi de technologie et d’exemples pratiques d’emplois des oscillateurs…
Avec votre indulgence et votre curiosité j’apporterais peut être , donc , ce que le silicium. ne vous à pas donné précédemment…. Et  si vous le désirez ouvrira comparaison, débat ou plus humblement et simplement distraction .

Ouvrons svp :

Aujourd’hui les oscillateurs se présentent sous ses propositions : 
Mem’s, 
TXCO ,
OCXO et 
Rubidium ou autres oscillateurs à chambre a gaz Cesium , Hydrogène . dite Atomiques . Enfin plus récemment les DDS Direct Digital Synthétiseur Silicium plus comparables à nos familières puces DAC ou ADC .. ils se distinguent par leurs précisions , usages et technologies 

En premier, et de façon  anecdotique Les oscillateurs MEMS (MicroElectroMechanical System) sont les plus simples et les moins coûteux. Leur principe de fonctionnement repose sur des résonateurs micromécaniques, le plus souvent en silicium. Ces résonateurs vibrent à une fréquence spécifique lorsqu’ils sont excités électriquement. L’intérêt des oscillateurs MEMS est leur grande résistance aux chocs et un fonctionnement dans un large intervalle de température.l’analkgiie la plus proche pouvant être piézoélectrique ..?

Après aussi , En entrée de gamme des oscillateurs , nous trouverons les communs oscillateur à quartz TXCO. 

Les oscillateurs TCXO (Temperature-Compensated Crystal Oscillator) sont des oscillateurs à quartz compensés en température. Ils utilisent la vibration d’un cristal de quartz pour générer une fréquence permettant de mesurer le passage du temps. Ils pallient les faiblesses des oscillateurs à quartz classiques face aux changements de température en ayant des circuits spéciaux (analogiques ou numériques) qui peuvent modifier la fréquence de sortie en fonction de la température. Ceci leur permet d’opérer dans un intervalle de température allant de -40 à +85°C. Ils ont par ailleurs une meilleure précision et stabilité que les oscillateurs MEMS ci dessus , et sont sensibles aux variations de température de l’environnement, malgré tout leur RQP les généralisent dans les usages telecom ….

Surtout notre intérêts sur : 
Les oscillateurs OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator) sont aussi de la même façon des oscillateurs Quartz.  Mais plutôt que d’ajuster la fréquence en fonction de la température comme précédemment ici l’idée est contrôler au mieux la température du Quartz à l’aide four miniature , à bains d’huile , afin de contrôler au mieux la dérive en température des oscillateurs à quartz de grande précision et très stables dans le temps. L’idée de ces oscillateurs n’est pas d’ajuster la fréquence de sortie en fonction de la température comme dans le cas des TCXO, mais au contraire de contrôler la température 
C’est pourquoi, ils fonctionnent à l’intérieur d’un four miniature qui permet de maintenir le cristal à une température optimale , stable , contrôlée, isolée des delta de températures extérieures, afin d’atteindre une dérive en température minimale de l’orde 1o-2 à 1o-4 ppm/°C. Et offrant stabilité à court terme et long terme .
Ils sont plus encombrants , plus chers , que les oscillateurs précédents , et nécessitent une alimentation de qualité, par ailleurs ils sont dit G-Sensitive , ou G-1…..
(Sensibilité mécanique : vibrations) 
Ils sont donc à privilégier pour les applications requérant avant tout une excellente stabilité à court terme ,´et où le coût est une préoccupation secondaire. Les applications militaires, en versions durcies et non G-sensitive (incluant une isolation mécanique) qui ne peuvent tolérer de dérive trop importante, ont souvent recours à ce type d’oscillateur.
L’oscillateur OCXO. à bain d’huile simple , double permet des précisions jusqu’à E-13 , 1o-13 pour la représentation de la précision temporelle à l’aide l’expression du bruit de phase    Et de son expression fonction de À.dev , allan déviation, et cela pour une seconde , S-1 . Soit Adev -S-1 exprimant la précision de l’oscillateur sur 1 seconde , ou 1 Hz , F= 1/T . Ici ce sont donc à 1 seconde une précision du dixième de millionième de milliardième…. ( Cela l’IA. ChatGPT l’a énoncé)

D’une manière générale les horloges à Gaz : rubidium (pas chez Jaegger et Lecoutre mais plutôt Stanford Research Prs-1o.  ou Fs 275 . ) sont beaucoup plus complexes et chers . Plutôt que de s’appuyer sur l’oscillation stable d’un cristal de Quartz , elle s’appuie sur la fonction hyperfine de l’atome vaporiser dans une chambre à gaz . Celle ci est dite pérenne et immuable . Un atome soumis à une excitation électrique émet une des raies Hyperfréquences ou lumineuses qui lui sont spécifiques. En fonction de la structure atomique des couches d’un atome , de la répartition des atomes sur ces couches et de la disposition des atomes par paires complémentaires de moment magnétiques de sens opposés, le spin  conditionneront les raies d’émissions spécifiques de cet atome . Avec une stabilité des niveaux d’énergie oscillantes des sauts atomiques prédéfinis. des Cette émission spécifique se calcule à partir de la fonction dite  Hyperfine . Par abus de language on parle d’horloge Atomique , dont les plus précises sont celles au Césium . Elle sont très utile est définissent un temps étalon universel distribué et dispensant d’un certificat : États , Universités. Ce sont du temps atomique international(TAI) et la distribution du temps universel coordonné (UTC) qui sont les échelles de temps de référence. Complexes  , encombrantes  elles sont utilisables par contre dans une très large gamme de température  et peut avoir un formfactor compact , sérialisé et embarqué.
Mais d’un usage essentiellement statique , leur précision à court terme, en version la plus commune Rubidium est inférieure à celle des meilleures OCXO., par contre elles sont très stables pour les usages à long terme .
Pour l’aspect technique Le mode de fonctionnement consiste à produire un arc électrique , dans une chambre sous vide , contenant un gaz vaporisé pur . La Porosité a très long terme du ´ Verre ´ de l’enveloppe à gaz peut amener à un ré-étalonnage, ou au remplacement. La fonction hyperfine fait intervenir l’hamiltonien : opérateur mathématique relatif a la transformation Fourrier et Lagrange pour produire spécifiquement à partir des moments magnétiques électroniques lié au moment cinétique orbitale et au dipôle nucléaire produire un arc , saut, rayonnement atomique spécifique. 
Pour Rubidium , il s’agit de trouver une référence temporelle autour d’une raie spécifique près des 5 GHz . Celle ci observée et étalonnée à partir d’un ADC a Xbit pour (re)produire le 1o Mhz de référence , dépendant de la résolution en bit de l’ADC. Cette résolution de l’ADC.. peut aussi être exprimé en échantillons seconde pendant de la puissance CPU.

Enfin les DDS. 
J’avoue la , sur ce dernier sujet moins de facilité mais poursuivons cette exercice xcontre l’IA.. ;-).
Les DDS. , s’appuient sur le silicium , et sur la puissance d’une puce , qui écheantullonera les temps. en puissance de calcul échelonnés sur une profondeur en bit , et une fréquences du MHz au GHz . Ce sont soient des puces dédiées essentiellement chez Texas Instruments et Analog devices , aussi sur des PLL et aussi des puces à portes logiques programmables CPLD , FPGA. : STM X32 , Amd Xilinx , ou encore des. DSP. et  puces propriétaires, et elles peuvent faire appel à un étalonnage externe . La performance croissante des chips amène à la généralisation des usages de cette option. Ils peuvent par ailleurs faire appel à la puissance CPU pour baisser la latence et supporter des algorithmes de traitements de signal , de Timing  latence et délais .

Voilà pour la fin de l’exercice, et vous remercie de votre patiente indulgence et d’avoir accepté de jouer avec moi

…
Cordialement ´!,
Kiki ;-).



Dernière illustration, l’oscillateur le plus précis disponible est  à E-16, il. sert au précis positionnement dynamique de l’ISS.
;-)…

(Dsl , oup’s dans le temps proposé , j’ai fait un texte vec toutes les références en liens wiki , mais perdu au collage ..?!)

Cordialement ´!,
Kiki ;-).