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给单片机时钟制作一枚高稳定的恒温晶振

发布时间:2020-09-28 发布时间:
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  单片机时钟一直咱单片机爱好者的必修课之一。从大大小小各式各样的屏出发,LCD的,数码管的,点阵屏的,VFD的,OLED的甚至是辉光管,边光显示器,那是应有尽有琳琅满目,所有那些有“内在潜质”的显示模块都被大家应用于自己的单片机设计之中。但是很多朋友遇到过这样一个问题:时间走不准。有时候新作品一天甚至几个小时就会快3-8秒;前两个月调好的钟过了几个月走时又不准了…………

  我想,这其中有很大一部分原因是晶体导致的(有些朋友研究出也可能跟数据读写速度、芯片质量甚至是布线方式存在关系,咱们暂时不探究)。为了达到一个精确的显示效果,很多朋友啊买了带温度补偿的,或者内置晶体的实时时钟芯片。对于走时速度的调整也使用了累计法,对走快的或走慢的钟在程序中进行算法优化。但是算法的优化很难对温度的变化做出实时补偿,这导致了不同时令闹钟走时精度的差异。对于这个问题,解决途径很多,以下以两种不同的方法对晶体的温度-频率特性优化做出阐述。

  1.优化晶体切型。

  音叉晶振作为晶振家族中的一个重要成员,以其轻薄小巧的特点在电子产品中应用广泛,因而在电子工业中地位重要。但受其频率特质的影响,频率-温度特性不是很好。

  在-10~60℃的工作温度区间内,Δf0达到了50PPM左右(注1PPM为一百万分之一)

  而改良晶体切型的晶振频率

  可以看到,音差晶振的频率温度特性呈开口向下的抛物线型,25℃时为频率精度最高点。而一枚切角为35°15‘的AT切型晶振的频率-温度特性图为一组在25摄氏度为对称中心的曲线,这一点可以大致弥补冬夏时令的频率误差。

  2.设置恒温晶体。

  如果我们设定某一温度点的使该晶体恒温,那就可以将频率稳定在该点附近,形成恒温晶振。在测量手中一枚恒温晶体的温度后发现晶体温度保持在42℃。

 

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