基于SoC方案的智能電表時(shí)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(duì)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(shí)鐘校準(zhǔn)首先需要通過校準(zhǔn)設(shè)備測(cè)量每個(gè)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)K_T和中心軸TI通過篩選晶振獲得統(tǒng)一值，僅需測(cè)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(cè)量不同電容條件下的頻率偏差，測(cè)量完成后校準(zhǔn)設(shè)備將數(shù)據(jù)寫入電表，測(cè)量流程如圖6所示。　　

?

　　電表程序完成曲線擬合后，定時(shí)通過溫度傳感器計(jì)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?，小?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(yàn)，建立經(jīng)驗(yàn)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(jì)時(shí)精度。　　

?

　　結(jié)論

　　本文通過對(duì)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(jiǎn)化了曲線擬合所需變量數(shù)量，常溫條件下即可通過測(cè)量偏差獲得各項(xiàng)參數(shù)，根據(jù)高精度大范圍補(bǔ)償時(shí)鐘精度的要求，設(shè)計(jì)了電容補(bǔ)償結(jié)合數(shù)字補(bǔ)償?shù)男?zhǔn)方案，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，提高了智能電表全溫區(qū)時(shí)鐘模塊計(jì)時(shí)精度，對(duì)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(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC的研究和設(shè)計(jì).華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008
　　[3]程雯.用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的32.768kHz晶振電路分析與設(shè)計(jì).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(jì).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(shí)鐘振蕩器設(shè)計(jì).電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào),2012,17(3):31-32