基于SoC方案的智能電表時鐘校準(zhǔn)
?f為不同旁路電容情況下晶振頻率與基準(zhǔn)頻率的差值,根據(jù)式4可通過下式對曲線進(jìn)行擬合
???????? ?
校準(zhǔn)流程
由于半導(dǎo)體工藝的偏差和寄生參數(shù)的存在,電表時鐘校準(zhǔn)首先需要通過校準(zhǔn)設(shè)備測量每個晶振的頻率溫度曲線和電容頻率偏差曲線,頻率溫度曲線的系數(shù)KT和中心軸TI通過篩選晶振獲得統(tǒng)一值,僅需測得頂點(diǎn)偏差即可。而電容頻率偏差曲線需要將旁路電容設(shè)定為不同的值,分別測量不同電容條件下的頻率偏差,測量完成后校準(zhǔn)設(shè)備將數(shù)據(jù)寫入電表,測量流程如圖6所示。

電表程序完成曲線擬合后,定時通過溫度傳感器計算溫度,通過晶體溫度曲線獲得當(dāng)前晶振偏差,大于30.5ppm的部分采取數(shù)字補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ∮?0.5ppm的部分可以通過修改旁路電容進(jìn)行補(bǔ)償,補(bǔ)償流程如圖7所示。
為進(jìn)一步提高補(bǔ)償精度,可以通過批量試驗,建立經(jīng)驗數(shù)據(jù),在原有曲線基礎(chǔ)上增加修訂值,圖8為補(bǔ)償效果后的頻率輸出,可以看出滿足常溫下±1.5ppm,全溫區(qū)±3.8ppm的計時精度?! ?/p>

結(jié)論
本文通過對晶體振蕩器溫度特性的分析,提出了擬合溫度曲線的方法,簡化了曲線擬合所需變量數(shù)量,常溫條件下即可通過測量偏差獲得各項參數(shù),根據(jù)高精度大范圍補(bǔ)償時鐘精度的要求,設(shè)計了電容補(bǔ)償結(jié)合數(shù)字補(bǔ)償?shù)男?zhǔn)方案,經(jīng)實際測試,提高了智能電表全溫區(qū)時鐘模塊計時精度,對于降低智能電表成本具有重要意義。
參考文獻(xiàn):
[1]鄒云.溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的研究.南開大學(xué)碩士學(xué)位論文,2010
[2]鄧乾中.自校準(zhǔn)實時時鐘RTC的研究和設(shè)計.華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008
[3]程雯.用于實時時鐘的32.768kHz晶振電路分析與設(shè)計.信息技術(shù),2009(1):15-16
[4]肖鵬.一種用于溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的芯片設(shè)計.華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009
[5]李扶蘇.一種帶高階溫度補(bǔ)償?shù)钠瑑?nèi)時鐘振蕩器設(shè)計.電路與系統(tǒng)學(xué)報,2012,17(3):31-32
評論