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凤凰体育首页-带温度补偿RTC芯片的选型和应用


本文摘要:带温度补偿RTC芯片的市场需求大幅减少,已应用于电表、工业、通信等部分嵌入式计费系统的设备、全球卫星导航系统接收机和其他行业。

带温度补偿RTC芯片的市场需求大幅减少,已应用于电表、工业、通信等部分嵌入式计费系统的设备、全球卫星导航系统接收机和其他行业。正确的计时各有几个最重要的参数不同,当然其他参数也不会影响时间计时精度,但初始精度、经年稳定性、温度系数这三个参数是最终用户必须特别关注的指标。长期以来电子定时依然缺乏高精度的解决办法,主要原因是石英晶体的温度特性良好。

说明几个带温度补偿的RTC芯片,可以得到自己的高精度定时。价格与进行普通校准的动态时钟(RTC )非常好。

这些设备的发售可以避免目前用于提高定时精度的低性价比的提案,以正确的定时为基准,依然很奢侈。基本原理:水晶振动是水晶振子的全名。在电能和机械能相互转换的晶体中共振的状态下工作,得到顺利正确的单频率波动。在一般的工作条件下,一般的石英振动频率意味着著精度达到百万分之五十。

高度的精度更高。有些石英振动可以通过被称为电压控制振荡器(VCO )的其他施加电压在一定范围内调整频率。

初始精度:初始精度是指设备在通常条件下首次使用时的精度。初始精度主要不受振荡器质量的影响,一般精度越高价格越高,比较经济的方法是根据明确的设计非常简单地补偿振荡器的初始频率展开。一般来说,必须测量振荡器的实际频率,计算校准值,并用它来补偿振荡器的频率误差。

补偿初始精度的主要困难是得到足够低的波动频率测量分辨率。动态时钟中使用的音叉振子在室温下的精度的典型值为2010-6,频率测量的分辨率直接影响时钟精度的提高,但取得频率的高分辨率测量需要大量的合计计数或极高的精度来测量脉冲周期确认RTC的初始精度后,可以用软件补偿时间误差,但用这种方法补偿是未知的时间间隔,意味着振荡器的频率会发生变化。如果振荡器输入需要高精度的时钟,这个方法不合适。另一个RTC经常用于测量基频,对方波链路特别是展开减半计数来调整计时频率。

这种方法需要额外的软件支出来提高定时精度,但不能调整基本频率。另外,该方法也必须高精度地测量波动频率。

以SDIC公司的RTC为例,采用了通过调节晶体的阻抗电容来调节晶体的波动频率的方法。该方法可以补偿基频,有效地提高定时精度和方波输入时钟的精度,两者以相同的时钟源工作。多年稳定度:多年稳定度用于预测设备在期间内有效使用的稳定度。

提高精度的另一种方法是补偿设备多年来的稳定度,拒绝设备按时重复测量并展开校准。这种条件有时可以拒绝接受。对于不能读写、独立国家工作的设备,例如电表,设计者必须提高振荡器的精度、改变系统结构,与读书/写出作业者展开调整,但无论如何, 频率多年的稳定性主要不受晶体老化的影响,但补偿这种影响的唯一方法是测量频率,根据测量结果展开频率校准和校准。

结晶的老化程度会随着时间而减弱,因此影响小的时期一般是在设备运营后的两年前。结晶的动作在高温环境下加快老化。如果晶体附加在芯片PCB内,回流焊接过程中不会受到高温的影响,劣化不会再次跳跃。但是,加装后,系统的劣化程度不会大幅度变慢。

晶体PCB在RTC芯片内,相对于其他外接晶体的RTC具有更好的老化特性。温度影响:温度系数是温度变化引起的精度误差的估计。

温度不稳定和适当的温度系数是许多应用面临的问题,特别是它们的工作是在室外电表和水表等长温度范围内的应用。标准的RTC时间轴用32.768kHz音叉晶体的频率响应与温度的关系是f/f=k(T-T0)2 f0。

这里,f是频率偏差,f是基本频率,k是曲率,t是温度,T0是寸动温度,f0是寸动温度下的频率偏差。设备在温度变化小的环境下工作时,温度引起的频率变化会影响计时精度。标准的2010-6晶体每天产生1.7s (每年10.3分钟)的计时误差。

在扩展水平的温度范围内工作时,误差可能会超过-15010-6。每天的计时误差是13s,每年1.3h。图1是石英振动频率误差的TC特性。避免温度影响精度的唯一方法是获得动态温度补偿。

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校准程序必须准确测量晶体/振荡器随温度的变化并记住结果。然后以一定的时间间隔测定结晶温度,利用存储的校准信息调节温度效果。

温度补偿的RTC :现在市面上销售的带温度补偿的RTC芯片有EPSON公司的RX8025T芯片、Maxim公司的DS3231芯片、SDIC公司的SD3025T芯片等。下表比较了三种芯片的主要差异:上表中的三种带温度补偿的RTC芯片,都在内部构建了高平滑晶体振动,输入的波形都经过了温度补偿校准。能显着提高RTC的初始精度和温度稳定性。

由于嵌入PCB的晶体已经被高温老化处理,所以所有的比数都成立的晶体都具有更好的经年稳定性。精度在-40~85的范围内为5ppm以上。结语:在带有温度补偿的RTC芯片经常出现之前,可以选择的方案很难超过正确计时的拒绝。

另外,这些程序都必须投入一定的研究开发能量,需要用户的校准和可选择的开发成本。带温度补偿的RTC芯片的诞生,要求正确的时机依然奢侈,是可行的方案。参考文献1、Maxim.DS3231Datasheet2、EPSON.RX-8025TDatasheet3、SDicmICro.SD3025T带数字温度传感器的动态时钟IC规格书v0。


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