Page 44 - 量子加密—— 守護物聯網世代安全

DESIGN IDEAS
10ppb)。前兩個階段用於更快地 接近10MHz目標值。第三個連續 操作階段可計數100秒，等待100 次中斷，然後再讀取計數器。這樣 就達到了1,000,000,000的預期計 數，從而支持調整到1ppb。但是 PWM實際上可以調整到多少呢? 如前所述，PWM微調每步移動大 約0.14mV，VCXO可在0.5V至2.5V 範圍內實現約±12ppm調整。因 此，每個微調步長將頻率移動了大 約(2×12ppm×(0.14mV/2.0V))≈
0.0017ppm(即1.7ppb)。所以，看 起來我們有足夠的調整來獲得大 約±1ppb。在程式碼中還可以看到 更多，但這是尋找精確10MHz的本 質。(此時應注意，Arduino Nano 實際上具有16位元PWM，但最大 頻率太低，以至於所需濾波器的 建立時間很長——對於此應用來 說 太 長 了。 )
差為0.01Hz，該平均值的標準差為 0.1ppb。因此，它可以將頻率保持 在接近幾個ppb以內。這比我的函 數產生器透過外部參考實現的效 果更好兩個數量級。
圖4:符合GPS規範的10MHz訊號源原理圖。
原理圖中間是32位元計數器 (圖1)。這個74LV8154(約1美元) 實際上有兩個16位元計數器，可以
至於性能，Nano可在LCD上 輸出各種統計資料，我的平均頻 率通常為10,000,000.00，平均誤
現在來看如圖4的原理圖。可 以看到PWM平均電路將調節電壓 饋送到VCXO (這是唯一由Nano 的3.3V電源供電的元件)。VCXO 之後的電路用於對VCXO輸出的削 波正弦波進行方波整形。這個經過 整形和緩衝的10MHz方波訊號，不 僅會發送到計數器，還會發送到外 部BNC連接器。其中兩個BNC連接 器用於提供TTL訊號。另一個配置 有2個反相器閘和一個33Ω電阻， 用以產生大約50Ω的輸出。第四 個BNC連接器負責提供1PPS緩衝 訊號，供外部元件使用。
在Nano下方的是GPS模組。 在網路上就能以大約10-12美元 的價格購買到這些模組和天線。其 PCB如圖5和圖6所示。
圖5:符合GPS規範的10MHz訊號源之PCB。
圖6:在封裝中連接的GPS規範振盪器PCB。
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