[实用新型]实时时钟补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及实时时钟，更具体地，是一种实时时钟补偿装置。

背景技术

实时时钟（Real_Time Clock，RTC）最重要的功能是提供日历功能，在嵌入式系统中，通常用RTC来提供可靠的系统时间，包括时、分、秒和年、月、日等，通常RTC需要外接32.788KHz的振荡晶体和匹配电容等元件，由于晶体振荡频率会随温度呈曲线漂移，RTC的时钟模块会随温度变化有计时误差，因此，常用的RTC时钟模块都加入了温度补偿功能，可以将计时误差控制在±0.5ppm（百万分之一）范围内，这可保证一天的计时精度误差在0.5秒内。

如图1a所示，是晶振温度特性的实测结果，如图1b所示，是实测结果经曲线拟合后得到二次公式Δf＝β(T-T₀)²+S₀的计算值，如图1c所示，是二次公式计算值与实测值的差值。由此可见，晶振的温度特性曲线不是单纯的二次曲线关系，其中还包涵高阶三次的变化项，因此要是得到高精度的RTC计时精度需要对晶振进行三阶温度补偿。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种新型的实时时钟补偿装置，其可以通过五点温度测试，拟合计时模块随温度变化的三次曲线，并可利用粗调和精调的手段对RTC时钟模块的输出频率进行调整，以补偿RTC时钟模块随温度的漂移。

本实用新型的实时时钟补偿装置，包括振荡晶体、可调电容阵列、寄存器组件、数据处理单元、解码器、电容调节单元以及调频器，其中：

该寄存器组件包括测温温度寄存器、二次项系数寄存器、二次项顶点温度寄存器、三次项顶点温度寄存器、顶点偏移寄存器和三次项系数；

该数据处理单元与该寄存器组件相连接，用于计算温度变化三次曲线以及计算频率偏差值；

该解码器与该数据处理单元相连接，用于对该频率偏差值进行解码，并输出粗调调节步进数和精调调节步进数；

该电容调节单元分别与该解码器和该可调电容阵列相连接，用于根据该精调调节步进数，对该可调电容阵列进行调节；

该可调电容阵列与该振荡晶体相连接，用于精调该振荡晶体输出的振荡频率；

该调频器分别与该解码器和该振荡晶体相连接，用于根据该粗调调节步进数，对该振荡晶体输出的振荡频率进行加频或减频调节。

优选地，所述调频器连接有一个分频器，用于对经所述调频器调节后的频率进行分频处理，并输出时间信号。

优选地，所述数据处理单元为数字信号处理器或微处理器。

本实用新型的实时时钟补偿装置，可对实时时钟进行补偿，从而提高了测量精度，并且可补偿范围宽，精度高，有效地降低了芯片的测试成本。

附图说明

图1a为频率温度特性实测值；

图1b为实测结果经曲线拟合后得到二次公式的计算值；

图1c为二次公式计算值与实测值的差值所得的三次曲线图。

图2为振荡晶体的等效电路图；

图3为本实用新型的时钟补偿装置的电路结构图；

图4为利用该时钟补偿装置进行时钟补偿的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型的实时时钟补偿装置的结构和工作原理进行详细说明。

如上所述，晶振的温度特性曲线不是单纯的二次曲线关系，其中还包涵高阶三次的变化项，Δf＝α(T-T₁)³+β(T-T₀)²+S₀（公式1），其中Δf是晶体频率相对三次曲线顶点频率的频率偏差值，单位ppm；α是三次项系数；T₁是三次项顶点温度；β是二次项系数，典型值-0.04ppm/℃²；T₀是二次项顶点温度，典型值是25℃；S₀是三次曲线顶点的纵向偏离值，典型值有0，-20，-50等。

如图2所示是振荡晶体110的等效电路图，其中C0是静态电容，典型值2pF；Rm是谐振电阻；Lm是动态电感，典型值3900H；Cm是动态电容，典型值6pF；Cin和Cout是负载电容，典型值25pF；CT是可调电容阵列，具有一定的可调精度（步进调幅），例如1ppm，其可以在-15ppm～+15ppm范围内精调晶体振荡频率。