長期以來電子計時一直缺少高精度的解決方案
，主要原因是石英晶體的溫度特性較差。本文介紹幾款帶溫度補償的RTC芯片，可以提供獨一無二的高精度計時
，價格則與普通的未經校準的實時時鍾(RTC)相當。這幾款器件的推出可以排除當前為提高計時精度而采用的低性價比方案，使得精確計時成為一種標準
，而不再是奢望。

基本原理：

晶jing振zhen是shi晶jing體ti振zhen蕩dang器qi的de簡jian稱cheng。它ta用yong一yi種zhong能neng把ba電dian能neng和he機ji械xie能neng相xiang互hu轉zhuan化hua的de晶jing體ti在zai共gong振zhen的de狀zhuang態tai下xia工gong作zuo
，以yi提ti供gong穩wen定ding，精jing確que的de單dan頻pin振zhen蕩dang。在zai通tong常chang工gong作zuo條tiao件jian下xia
，普pu通tong的de晶jing振zhen頻pin率lv絕jue對dui精jing度du可ke達da百bai萬wan分fen之zhi五wu十shi。高gao級ji的de精jing度du更geng高gao。有you些xie晶jing振zhen還hai可ke以yi由you外wai加jia電dian壓ya在zai一yi定ding範fan圍wei內nei調tiao整zheng頻pin率lv，稱cheng為wei壓ya控kong振zhen蕩dang器qi（VCO）。

初始精度：

初(chu)始(shi)精(jing)度(du)指(zhi)器(qi)件(jian)在(zai)常(chang)規(gui)條(tiao)件(jian)下(xia)

，最(zui)初(chu)使(shi)用(yong)時(shi)的(de)精(jing)度(du)。初(chu)始(shi)精(jing)度(du)主(zhu)要(yao)受(shou)振(zhen)蕩(dang)器(qi)質(zhi)量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)，通(tong)常(chang)精(jing)度(du)越(yue)高(gao)價(jia)格(ge)也(ye)越(yue)貴(gui)，比(bi)較(jiao)經(jing)濟(ji)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)的(de)設(she)計(ji)對(dui)振(zhen)蕩(dang)器(qi)的(de)初(chu)始(shi)頻(pin)率(lv)進(jin)行(xing)簡(jian)單(dan)補(bu)償(chang)。通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)測(ce)量(liang)振(zhen)蕩(dang)器(qi)的(de)實(shi)際(ji)頻(pin)率(lv)，計(ji)算(suan)出(chu)校(xiao)準(zhun)值(zhi)，用(yong)其(qi)補(bu)償(chang)振(zhen)蕩(dang)器(qi)的(de)頻(pin)率(lv)誤(wu)差(cha)。補(bu)償(chang)初(chu)始(shi)精(jing)度(du)的(de)主(zhu)要(yao)困(kun)難(nan)在(zai)於(yu)獲(huo)得(de)足(zu)夠(gou)高(gao)的(de)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)測(ce)量(liang)分(fen)辨(bian)率(lv)。實(shi)時(shi)時(shi)鍾(zhong)采(cai)用(yong)的(de)音(yin)叉(cha)振(zhen)蕩(dang)器(qi)在(zai)室(shi)溫(wen)下(xia)精(jing)度(du)的(de)典(dian)型(xing)值(zhi)為(wei)±20×10-6，頻率測量的分辨率直接影響了時鍾精度的提高
，但要獲得頻率的高分辨率測量需要大量的累計計數或以極高的精度測量脈衝周期。

確定RTCdechushijingduhou，keyishiyongruanjianbuchangshijianwucha，danzhezhongfangfabuchangdejinjinshiyizhideshijianjiange，buhuigaibianzhendangqidepinlv。ruguozhendangqishuchuyongyuxuyaogaojingdushizhongdechanghe，zhezhongfangfajiangbushihe。

另外一種RTC經常使用的方法是測量基頻，對分頻鏈路進行加、減(jian)計(ji)數(shu)來(lai)調(tiao)節(jie)計(ji)時(shi)頻(pin)率(lv)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)無(wu)須(xu)額(e)外(wai)的(de)軟(ruan)件(jian)開(kai)銷(xiao)即(ji)可(ke)提(ti)高(gao)計(ji)時(shi)精(jing)度(du)，但(dan)不(bu)能(neng)調(tiao)節(jie)基(ji)頻(pin)。此(ci)外(wai)，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)也(ye)需(xu)要(yao)高(gao)精(jing)度(du)測(ce)量(liang)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)。以(yi)SDIC公司的RTC為(wei)例(li)，它(ta)采(cai)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)晶(jing)體(ti)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)容(rong)來(lai)調(tiao)節(jie)晶(jing)體(ti)的(de)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)補(bu)償(chang)基(ji)頻(pin)，有(you)效(xiao)提(ti)高(gao)計(ji)時(shi)精(jing)度(du)和(he)方(fang)波(bo)輸(shu)出(chu)時(shi)鍾(zhong)的(de)精(jing)度(du)
，二(er)者(zhe)工(gong)作(zuo)在(zai)同(tong)一(yi)時(shi)鍾(zhong)源(yuan)。

長期穩定度：

changqiwendingduyonglaiyuceqijianzaizhenggeyouxiaoshiyongqixianneidewendingdu。tigaojingdudelingyitujingshibuchangqijiandechangqiwendingdu，yaoqiuqijianzaiqishiyongqixianneizhongfuceliangbingjinxingxiaozhun，zhezhongtiaojianzaimouxiechangheshikeyijieshoude，danyouxieyingyongzewufacainahuobubiancaozuo。duiyubunengjinxingduxiecaozuo、獨立工作的設備
，如電表，設計人員必須提高振蕩器精度或改變係統結構
，以便對其進行讀/寫操作和調節

，但是，無論哪種方案都會提高係統成本。

頻(pin)率(lv)的(de)長(chang)期(qi)穩(wen)定(ding)性(xing)主(zhu)要(yao)受(shou)石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)老(lao)化(hua)的(de)影(ying)響(xiang)，補(bu)償(chang)這(zhe)種(zhong)影(ying)響(xiang)的(de)唯(wei)一(yi)方(fang)法(fa)是(shi)測(ce)量(liang)頻(pin)率(lv)並(bing)根(gen)據(ju)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)頻(pin)率(lv)校(xiao)準(zhun)或(huo)調(tiao)理(li)。因(yin)為(wei)晶(jing)體(ti)老(lao)化(hua)的(de)程(cheng)度(du)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)而(er)減(jian)弱(ruo)，影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)的(de)時(shi)期(qi)一(yi)般(ban)在(zai)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)後(hou)的(de)前(qian)兩(liang)年(nian)。晶(jing)體(ti)工(gong)作(zuo)在(zai)高(gao)溫(wen)環(huan)境(jing)時(shi)會(hui)加(jia)速(su)老(lao)化(hua)。晶(jing)體(ti)安(an)裝(zhuang)在(zai)芯(xin)片(pian)封(feng)裝(zhuang)內(nei)時(shi)，回(hui)流(liu)焊(han)過(guo)程(cheng)中(zhong)受(shou)高(gao)溫(wen)影(ying)響(xiang)，會(hui)使(shi)老(lao)化(hua)發(fa)生(sheng)一(yi)次(ci)躍(yue)變(bian)。但(dan)在(zai)安(an)裝(zhuang)之(zhi)後(hou)
，係(xi)統(tong)的(de)老(lao)化(hua)程(cheng)度(du)會(hui)大(da)大(da)減(jian)緩(huan)。將(jiang)晶(jing)體(ti)封(feng)裝(zhuang)在(zai)RTC芯片內，相對於其他外置晶體的RTC具有更好的老化特性。

溫度影響：

溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)是(shi)估(gu)算(suan)由(you)於(yu)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)造(zao)成(cheng)的(de)精(jing)度(du)誤(wu)差(cha)。溫(wen)度(du)的(de)不(bu)穩(wen)定(ding)和(he)相(xiang)應(ying)的(de)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)是(shi)許(xu)多(duo)應(ying)用(yong)所(suo)麵(mian)臨(lin)的(de)問(wen)題(ti)，特(te)別(bie)是(shi)那(na)些(xie)工(gong)作(zuo)在(zai)寬(kuan)溫(wen)範(fan)圍(wei)的(de)應(ying)用(yong)，如(ru)室(shi)外(wai)電(dian)表(biao)或(huo)水(shui)表(biao)。標(biao)準(zhun)的(de)用(yong)作(zuo)RTC時基的32.768kHz音叉晶體的頻率響應與溫度之間的關係為Δf/f=k(T-T0)2+f0。其中，Δf為頻率偏差
，f為基頻，k為曲率
，T為溫度，T0為折點溫度，f0為折點溫度處的頻偏。

當器件工作在溫度變化較大的環境中，頻率隨溫度的變化將成為影響計時精度的主要因素。標準的±20×10-6晶體每天產生的計時誤差是±1.7s（每年 ±10.3分鍾），如果工作在擴展級溫度範圍，誤差可能達到-150×10-6
，每天計時誤差為±13s，每年±1.3h。圖1為晶體振蕩頻率誤差的TC特性。

消除溫度對精度影響的唯一途徑是提供實時的溫度補償。校準程序要準確測量晶體/振蕩器隨溫度的變化情況，並存儲結果。然後按照一定的時間間隔測量晶體溫度，利用存儲的校準信息調節溫度效應。

溫度補償的RTC：

現在市麵上常用的帶溫度補償RTC芯片有EPSON公司的RX8025T芯片，Maxim公司的DS3231芯片和SDIC公司的SD3025T芯片等。下表對比3種芯片的主要差異:

上麵表格中的3款帶溫度補償RTC芯片都是內部集成了高穩定晶振，輸出的波形都是經過溫度補償校準的。可以顯著提高RTC的初始精度和溫度穩定性。由於內嵌在封裝內的晶體已經經過高溫老化處理所有比分立的晶體具有更好的長期穩定性。精度在-40℃~85℃範圍內都小於±5ppm。

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