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实时时钟DS1302一天慢了约0.8秒

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楼主
hsb.siq|  楼主 | 2009-6-3 16:59 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
来自 2楼
tyw| | 2009-6-3 21:40 | 只看该作者

参考一下


这两个电容叫晶振的负载电容,分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,一般在几十皮发。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度,一般订购晶振时候供货方会问你负载电容是多少。 
晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB上电容)经验值为3至5pf. 
各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器. 晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联. 在晶振输出引脚 XO 和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接, 对于 CMOS 芯片通常是数 M 到数十 M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了. 这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率. 晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点. 以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡. 在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不一定适合很宽的频率范围. 外接时大约是数 PF 到数十 PF, 依频率和石英晶体的特性而定. 需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的, 会影响振荡频率. 当两个电容量相等时, 反馈系数是 0.5, 一般是可以满足振荡条件的, 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量.

晶振的标称值在测试时有一个“负载电容”的条件,在工作时满足这个条件,振荡频率才与标称值一致。一般来讲,有低负载电容(串联谐振晶体),高负载电容(并联谐振晶体)之分。在电路上的特征为:晶振串一只电容跨接在IC两只脚上的,则为串联谐振型;一只脚接IC,一只脚接地的,则为并联型。如确实没有原型号,需要代用的可采取串联谐振型电路上的电容再并一个电容,并联谐振电路上串一只电容的措施。例如:4.433MHz晶振,并一只3300PF电容或串一只70P的微调电容。

常见的晶振大多是二只脚,3脚的晶振是一种集晶振和电容为一体的复合元件。由于在集成电路振荡端子外围电路中总是以一个晶振(或其它谐振元件)和两个电容组成回路,为便于简化电路及工艺,人们便研制生产了这种复合件。其3个引脚中,中间的1个脚通常是2 个电容连接一起的公共端,另外2个引脚即为晶振两端,也是两个电容各自与晶振连接的两端。由此可见,这种复合件可用一个同频率晶振和两个 100~200pF的瓷片电容按常规连接后直接予以代换。

单片机晶振旁的2个电容是晶体的匹配电容,只有在外部所接电容为匹配电容的情况下,振荡频率才能保证在标称频率附近的误差范围内。

最好按照所提供的数据来,如果没有,一般是30pF左右。太小了不容易起振。

在某些情况下,也可以通过调整这两个电容的大小来微调振荡频率,当然可调范围一般在10ppm量级。
晶振 等效 于 电感/电容/内阻

    
 
 
晶体振荡器的选用原则  
 
本文介绍了一些足以表现出一个晶体振荡器性能高低的技术指标,了解这些指标的含义,将有助于通讯设计工程师顺利完成设计项目,同时也可以大大减少整机生产厂家的采购成本。
  总频差:在规定的时间内,由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大频差。 
  说明:总频差包括频率温度稳定度、频率温度准确度、频率老化率、频率电源电压稳定度和频率负载稳定度共同造成的最大频差。一般只在对短期频率稳定度关心,而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用。例如:精密制导雷达。 
  频率温度稳定度:在标称电源和负载下,工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。 
  fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin) 
  fTref =±MAX[|(fmax-fref)/fref|,|(fmin-fref)/fref|] 
fT:频率温度稳定度(不带隐含基准温度) 
  fTref:频率温度稳定度(带隐含基准温度) 
  fmax :规定温度范围内测得的最高频率 
  fmin:规定温度范围内测得的最低频率 
  fref:规定基准温度测得的频率 
  说明:采用fTref指标的晶体振荡器其生产难度要高于采用fT指标的晶体振荡器,故fTref指标的晶体振荡器售价较高。 
  几种电子系统使用的晶体振荡器典型频率温度稳定度指标见下表: 
  表中有一部分频率温度稳定度指标应是带隐含基准温度的频率温度稳定度指标,但没表示出来。 (1ppm=1×10-6;1ppb=1×10-9)。 
  频率稳定预热时间:以晶体振荡器稳定输出频率为基准,从加电到输出频率小于规定频率允差所需要的时间。 
  说明:在多数应用中,晶体振荡器是长期加电的,然而在某些应用中晶体振荡器需要频繁的开机和关机,这时频率稳定预热时间指标需要被考虑到(尤其是对于在苛刻环境中使用的军用通讯电台,当要求频率温度稳定度≤±0.3ppm(-45℃~85℃),采用OCXO作为本振,频率稳定预热时间将不少于5分钟,而采用DTCXO只需要十几秒钟)。 
  频率老化率:在恒定的环境条件下测量振荡器频率时,振荡器频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的,可用规定时限后的最大变化率(如±10ppb/天,加电72小时后),或规定的时限内最大的总频率变化(如:±1ppm/(第一年)和±5ppm/(十年))来表示。 
  说明:TCXO的频率老化率为:±0.2ppm~±2ppm(第一年)和±1ppm~±5ppm(十年)(除特殊情况,TCXO很少采用每天频率老化率的指标,因为即使在实验室的条件下,温度变化引起的频率变化也将大大超过温度补偿晶体振荡器每天的频率老化,因此这个指标失去了实际的意义)。OCXO的频率老化率为:±0.5ppb~±10ppb/天(加电72小时后),±30ppb~±2ppm(第一年),±0.3ppm~±3ppm(十年)。 
  频率压控范围:将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压,晶体振荡器频率的最小峰值改变量。 
  说明:基准电压为+2.5V,规定终点电压为+0.5V和+4.5V,压控晶体振荡器在+0.5V频率控制电压时频率改变量为-110ppm,在+4.5V频率控制电压时频率改变量为+130ppm,则VCXO电压控制频率压控范围表示为:≥±100ppm(2.5V±2V)。 
  压控频率响应范围:当调制频率变化时,峰值频偏与调制频率之间的关系。通常用规定的调制频率比规定的调制基准频率低若干dB表示。 
  说明:VCXO频率压控范围频率响应为0~10kHz。 
  频率压控线性:与理想(直线)函数相比的输出频率-输入控制电压传输特性的一种量度,它以百分数表示整个范围频偏的可容许非线性度。 
  说明:典型的VCXO频率压控线性为:≤±10%,≤±20%。简单的VCXO频率压控线性计算方法为(当频率压控极性为正极性时): 
  频率压控线性=±((fmax-fmin)/ f0)×100% 
  fmax:VCXO在最大压控电压时的输出频率 
  fmin:VCXO在最小压控电压时的输出频率 
  f0:压控中心电压频率 
  单边带相位噪声£(f):偏离载波f处,一个相位调制边带的功率密度与载波功率之比。

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板凳
xuyaqi| | 2009-6-3 19:18 | 只看该作者

关键要用合格晶振及电池

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地板
fzyuan| | 2009-6-3 19:58 | 只看该作者

已经不做了,精度已经达到10ppm了

再提高也不一定有用了,如果没有温度补偿,晶振的温漂也不小。
要加快,可以适当减小电容

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5
567| | 2009-6-3 20:03 | 只看该作者

需要用电容吗?

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6
微风| | 2009-6-3 23:32 | 只看该作者

学习一下

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7
hsb.siq|  楼主 | 2009-6-4 02:02 | 只看该作者

谢谢TYW那么详细的资料,我正减小电容试试.

主要担心晶振,芯片,或其它原因引起的误差没办法再提高.

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8
cool_coder| | 2009-6-4 09:45 | 只看该作者

不错,学习中

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9
PowerAnts| | 2009-6-4 09:58 | 只看该作者

要注意温飘

先别动,分别放温度高10度,低10度的地方,看变化大不,如果不大再改,如果温度变10度都超过0.8秒了,那就重点搞补偿,或直接上2.5ppm的TCXO

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10
耕在此行| | 2009-6-4 13:53 | 只看该作者

10PPM的精度不够

要想准 得用5PPM的,
如果要做到全工作温度范围内0.5S/D的精度,需加温度补偿。
补偿以时间累计,累计超一秒或更多再补一次。

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11
耕在此行| | 2009-6-4 13:55 | 只看该作者

10PPM的晶振

在温度23度时每天晶振引起的最大误差就可达0.864秒。

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12
chunyang| | 2009-6-4 14:20 | 只看该作者

想大幅提高时钟精度,用有源温度补偿型晶振

Maxim就有。

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13
耕在此行| | 2009-6-4 15:07 | 只看该作者

那个成本不合算吧

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将军令| | 2009-6-21 15:48 | 只看该作者

这样的误差,正常

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15
mmd2102| | 2009-6-21 17:11 | 只看该作者

换RTC

我用的是日本理光的R2051,集成晶体.误差暂时没测试过.因为电池座子买了个国产的,他奶奶的,高了一点点,电池动不动就掉了.

不行换DS3231,高档货.就是贵.

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