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及时时钟计时精度抬高计划

发布时间:2019-09-11 11:51 来源:未知 编辑:admin

  为知足商场对更高时钟精度的需求,半导体厂商正正在研发革新的时钟处理计划,以降低计时精度。现正在有越来越众的利用哀求及时时钟正在宽温度领域内具有极高的计时精度。

  为知足商场对更高时钟精度的需求,半导体厂商正正在研发革新的时钟处理计划,以降低计时精度。现正在有越来越众的利用哀求及时时钟正在宽温度领域内具有极高的计时精度。众费率智能电外即是此中一个外率实例,由于供电公司需求纪录众费率电能的操纵数据,以便正确谋略电费,这哀求正在23℃的参考温度下,及时时钟每天计时精度小于0.5秒,即计时精度小于6 ppm(百万分之一)。中邦最新的电能外规范Q/GDW 357-2009规则,正在-25℃至+60℃的温度领域内,及时时钟每天计时精度务必正在1秒(即12 ppm)内。探讨到这个规范,泛泛及时时钟(RTC)无法知足这个利用哀求。本文将陈述众个降低计时精度的处理计划,同时还陈述一个最佳的参考计划。

  外率及时时钟采用32.768 kHz音叉外晶石英晶体。这类晶振容易正在商场买到,况且价值较省钱。正在25℃时,晶体经常可供应大约25 ppm的计时精度或每天2秒的差错。固然异常适合电池供电利用的低功耗需求,可是正在-40℃至+85℃的工业温度领域内,频率转折很大。正在非常温度要求下,频率差错能够正在-108 ppm至-177 ppm之间,如图图1所示。最终时钟能够每天慢10秒至16秒。

  因晶体内正在性子而爆发的频率差错弧线为扔物线,及时时钟计时精度只可与其参考时钟(晶体)雷同。

  有众种伎俩可降低及时时钟的计时精度。降低参考时钟(晶体)的手艺参数是首选的且最简便的处理举措。通过晶体筛选可获取10 ppm乃至5 ppm的精度。时钟筛选固然可行,但不是最佳计划,由于厂商降低晶体计时精度的本钱高贵。这种伎俩的最地势限是只可正在一个温度点(比方室温)筛选晶体。可是,跟着工业温度转折,频率差错的扔物线性子仍旧存正在。

  固然将晶体置入及时时钟封装内是一个较好的可降低计时精度的处理举措,可能排斥湿度、振动和压力等境况身分的影响,可是无法稀少处理石英晶体的频率随温度转折的不良性子导致时钟精度不高的题目。

  该处理计划的道理是把60 Hz电力线(比方,美邦市电)酿成可用的时钟源。电力线的频率差错远远低于泛泛晶体。该处理计划务必把互换电源转换成及时时钟合用的频率源。大大批及时时钟的输入需求32.768 kHz的通用晶振,该晶振正在内局限频,为利用供应第二时钟源。大批及时时钟不援救60Hz时钟,因而需求操纵锁相环PLL改正及时时钟的输入频率。另外,由于60Hz时钟不是32,768时钟的约数,是以正在进入锁相环之前,60Hz时钟被延续地分频,直到是32,768的合同数为止。该处理计划需求众个措施,能够不对用某些用户。

  某些及时时钟的时钟源可操纵60Hz频率。只管该修正计划不再需求锁相环,可是电途对待局限用户依然过于繁复,睹图2.当主电源掉电时,及时时钟的精度没有保障。

  另一个可行的处理计划是操纵AT切型晶体。AT切型晶体与微统治器配合,速率越速,晶体随温度转折的频率差错就越小,因而可供应更高的计时精度,可是,它们的晶振却不适合低功耗利用,由于正在AT切型晶体的外率频率下,晶振的电流花费太大。AT切型晶体差错睹图3!

  该处理计划的重要道理是,微掌握器的AT切型晶振为微掌握器的守时器供应时钟信号。由于该晶体正在事务温度领域内的差错很低,是以守时器时钟信号的频率差错也很低。因而,采用这个守时器的及时时钟正在校准后,精度可切近时钟源的精度,因而可低落外晶因温度飘移而导致的计时差错。

  意法半导体的利用条记AN2678详述了怎样操纵AT切型晶体抵偿M41T82-83-93系列及时时钟的精度,正在宽温度领域内获得更高的计时精度。

  上文提到的较正确的时钟源仅是诸众可行计划的一局限,其它时钟源还囊括互联网或卫星的长途编制时钟。

  另一个处理计划是操纵TCXO(温度抵偿晶振)代替根本石英,以降低时钟源的计时精度。TCXO内置温度传感器,可使晶体对温度弧线正在宽温度领域内变得滑腻,获得5 ppm的精度,可是该处理计划是一个本钱更高的计划。

  图4.是一个外率的TCXO性能框图。晶体和抵偿电途都集成正在TCXO芯片内,可是这种做法降低了TCXO的本钱,使其本钱比泛泛晶体起码高两倍。

  假如编制级有外部温度传感器,并位于及时时钟和晶体相近,则操纵这个温度传感器可大幅降低计时精度。及时温度抵偿只需扩张利用软件,因而无需扩张特别的元器件。意法半导体的利用条记AN2971详述了怎样正在编制级操纵温度传感器降低M41T83-93系列及时时钟精度的伎俩。

  这个伎俩是凭据已知晶体扔物线性子创制一个PPM(现实频率与32,768 Hz参考频率的差错)-温度查阅外,然后奉行下列措施。

  2.调理模仿校准寄存器的创立,以篡改CXI和CXO(毗邻XI和XO引脚的内部电容阵列)的负载电容值。

  由于模仿校准性能集成正在及时时钟内,是以负载电容的转折可能影响晶体,低落或降低振荡频率。

  还可能通过数字形式校准及时时钟。数字校准的道理异常简便,即是向时钟链按期增减脉冲,以加快或减慢时钟运转速率。

  不管是采用模仿校准仍是数字校准,编制级温度抵偿都需求正在电途板上装配温度传感器和内置校准性能的及时时钟以及合联的软件。

  上文提及的处理计划不是本钱高贵即是编制繁复。要么无法显着处理温度差错题目,要么凭借外部温度传感器、电力线或微掌握器,合联软件的开荒本钱高贵。最大的缺陷是假使采用温度抵偿伎俩,当主电源掉电时,仍不行正在电池供电的形式下事务。因而,需求一个更好的处理计划。

  意法半导体的M41TC8025是一个及时时钟满堂处理计划,具有高本钱效益,无需另行开荒软件。晶体、温度传感器和及时时钟以及自愿抵偿算法都集成正在一个封装内。只毗邻一个简便的外部电途,即可正在-40℃至85℃的宽温度领域内获得极高的计时精度(5 ppm)。睹图6.正在0℃至50℃的温度领域内,计时精度降低到3.8 ppm,这个功效跨越了大大批利用的哀求,囊括智能电外。

  图5所示是M41TC8025温度抵偿及时时钟性能框图。这个内置温度传感器和抵偿算法的泛泛石英晶体为利用供应了一个高精度的32.768Hz时钟源,这个分段时钟链供应超高精度的时钟和日历数值,统治器可通过I2C总线访候这些数值。

  图6所示是M41TC8025硬件毗邻图。操纵两个二极管可杀青后备电池开合性能,以防主电池被反极性充电。

  固定周期守时器终止性能通过IRQ引脚,正在244.14s至4095分钟内,以可编程的固定周期爆发周期性方波。

  及时时钟的FOUT引脚输出1 Hz、1,024 Hz和32,768 Hz的可编程的正确频率,以便正在产物出厂行进行精度检测。将外部使能引脚(FOE)接地,可禁用FOUT引脚。

  固然M41TC8025的功耗极低,事务电流正在3.0 V电源电压时仅为0.8A,用户仍是可能创立温度抵偿周期,服从是本身的需求挑选精度-功耗比。

  为知足商场对时钟精度的更高需求,半导体厂商正正在研发革新的时钟处理计划,以降低计时精度。意法半导体的M41TC8025是一个满堂处理计划,正在一个简便易用的封装内集成了晶体、温度传感器、自愿温度抵偿算法和。该处理计划不但计时精度极高,况且本钱低廉,卓殊合用于智能电外等计时精度哀求高的利用计划。

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