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提高計時精度的實時時鐘解決方案參考模擬電

发布时间:2019-11-09 03:49:29

提高计时精度的实时时钟解决方案参考 - 模拟电子技术 - 电子工程

如果系统级有外部温度传感器,并位于实时时钟和晶体附近,则使用这个温度传感器可大幅提高计时精度实时温度补偿只需增加应用软件,因此无需增加额外的元器件意法半导体的应用笔记AN2971详述了如何在系统级使用温度传感器提高M41T系列实时时钟精度的方法

这个方法是根据已知晶体抛物线特性制作一个ΔPPM (实际频率与32,768 Hz参考频率的偏差)-温度查阅表,然后执行下列步骤:

1. 测量温度,然后在查阅表中找到ΔPPM值

2. 调整模拟校准寄存器的设置,以修改CXI和CXO(连接XI和XO引脚的内部电容阵列)的负载电容值

因为模拟校准功能集成在实时时钟内,所以负载电容的变化能够影响晶体,降低或提高振荡频率

还可以通过数字方式校准实时时钟数字校准的原理非常简单,就是向时钟链定期增减脉冲,以加快或减慢时钟运行速度

不管是采用模拟校准还是数字校准,系统级温度补偿都需要在电路板上安装温度传感器和内置校准功能的实时时钟以及相关的软件

最佳方案——内置晶体的温度补偿型实时时钟

上文提及的解决方案不是成本昂贵就是系统复杂要么无法显着解决温度误差问题,要么依靠外部温度传感器、电力线或微控制器,相关软件的开发成本昂贵最大的缺陷是即使采用温度补偿方法,当主电源掉电时,仍不能在电池供电的方式下工作因此,需要一个更好的解决方案!

最佳解决方案应该具有以下特性:

1. 将晶体、温度传感器和实时时钟集成在一个封装内

2. 能够在-40℃至85℃温度范围内保证计时精度的高效补偿算法

3. 在电池供电模式下功耗极低

4. 简单易用,无需系统级软件开发

5. 低成本

意法半导体的M41TC8025是一个实时时钟整体解决方案,具有高成本效益,无需另行开发软件晶体、温度传感器和实时时钟以及自动补偿算法都集成在一个封装内只连接一个简单的外部电路,即可在-40 ℃至85 ℃的宽温度范围内取得极高的计时精度(±5 ppm)见图6在0 ℃至50 ℃的温度范围内,计时精度提高到±3.8 ppm,这个成绩超出了大多数应用的要求,包括智能电表

M41TC8025功能框图与外部硬件连接

图5所示是 M41TC8025温度补偿实时时钟功能框图这个内置温度传感器和补偿算法的普通石英晶体为应用提供了一个高精度的32.768Hz时钟源,这个分段时钟链提供超高精度的时钟和日历数值,处理器可通过I2C总线访问这些数值

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