[發(fā)明專利]一種溫控RTC的數(shù)字頻率校正方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011068911.X
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN111934683B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙雙龍
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州晶華微電子有限公司
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 浙江杭知橋律師事務(wù)所 33256
• 代理人: 陳麗霞

本發(fā)明涉及頻率校正方法，公開了一種溫控RTC的數(shù)字頻率校正方法和系統(tǒng)。根據(jù)校正精度要求來確定一個校準(zhǔn)周期長度；根據(jù)目標(biāo)頻率和基準(zhǔn)頻率推算出理論分頻系數(shù)；測量并推算出所有溫度點下的原始頻率誤差值及對應(yīng)的頻率校正碼值，生成溫度?頻率校正碼表并存儲；實際運行時根據(jù)溫度值索引查得一個頻率校正碼值及其正負狀態(tài)，實現(xiàn)在一特定時間段內(nèi)，采用在理論分頻系數(shù)基礎(chǔ)上增加1或者減少1而得到的校正分頻系數(shù)對原始頻率進行分頻，獲得校正后頻率；本發(fā)明通過查找溫度?頻率校正碼表，結(jié)合數(shù)字邏輯控制電路，計算得到在兩個時段內(nèi)的不同校正分頻系數(shù)；整個校正過程簡單，數(shù)字邏輯控制電路占用資源少，易于在芯片內(nèi)部實現(xiàn)，并節(jié)約芯片成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頻率校正方法，尤其涉及了一種溫控RTC的數(shù)字頻率校正方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前越來越多的嵌入式應(yīng)用中使用實時時鐘RTC，比如智能電表應(yīng)用要求RTC誤差小于5分鐘/年，折合約為5ppm。最典型的RTC時鐘信號都是采用32.768KHz音叉晶振實現(xiàn)振蕩器電路。但這種晶振在-40～85度范圍內(nèi)的頻率偏差大致呈一個二次曲線形狀，在高溫段和低溫段的最大誤差可達150ppm左右，約每年誤差1.3小時，遠遠不能滿足比如智能電表等應(yīng)用精度的需求。因此，必須要對此類RTC時鐘信號進行溫度補償和校正，而且最好在RTC芯片內(nèi)部就實現(xiàn)校正，以節(jié)省嵌入式產(chǎn)品整機系統(tǒng)MCU的資源。

對于內(nèi)置晶振的RTC時鐘芯片的溫度補償技術(shù)，主要存在以下兩類現(xiàn)有技術(shù)方案：第一種可稱為“模擬電路校正法”：首先測量芯片內(nèi)部溫度(非常接近晶振體的環(huán)境溫度)，根據(jù)溫度值采用逐次逼近等方式查找一個內(nèi)置的校正參數(shù)二維表格，得到一個調(diào)節(jié)碼(Trim Code)。用該碼值去改變晶體振蕩電路的某處控制電壓或者晶振負載電容，以校正輸出頻率至目標(biāo)頻率。這種通過調(diào)節(jié)晶體振蕩器電路中一個或者幾個器件參數(shù)值來改變頻率的方法，通常電路相對復(fù)雜，且很難實現(xiàn)高精度，尤其是在調(diào)節(jié)晶振負載電容至最小值附近時，頻率對電容值改變的敏感度急劇增加，可控精度降低，而且可能導(dǎo)致晶體振蕩器電路不穩(wěn)定，抗干擾能力顯著降低。

第二種可稱為“數(shù)字頻率校正法”：該方法能克服“模擬電路校正法”的大部分固有缺陷，不需要調(diào)節(jié)內(nèi)部電壓或者晶振體負載電容，避免了電路和頻率的穩(wěn)定性問題，增強了振蕩器電路的抗干擾能力。這種“數(shù)字頻率校正法”通常是在不同溫度下，從內(nèi)置的“溫度-校正TrimCode”表格中查得TrimCode，來改變分頻系數(shù)或者增加/減少一部分原始時鐘的脈沖計數(shù)個數(shù)，使得校正后的頻率信號在一個校準(zhǔn)周期(比如在1秒內(nèi)、10秒內(nèi)、30秒等)內(nèi)準(zhǔn)確，但并不需要確保在每一個校正后頻率的單個時鐘周期內(nèi)準(zhǔn)確。現(xiàn)已有多種類型的“數(shù)字頻率校正方法”，但是大多數(shù)的過程描述和電路實現(xiàn)上都比較復(fù)雜，尤其是在芯片內(nèi)部實現(xiàn)該控制邏輯算法時需要占用較多的硬件資源和面積成本。

例如專利標(biāo)題：逐次逼近型溫度頻率校正方法和裝置，申請?zhí)枺篊N200810043842.X，申請日：2008-10-15的發(fā)明專利申請中記載一種“模擬電路校正法”：根據(jù)溫度值采用逐次逼近的方法計算得到頻率校準(zhǔn)字，并輸出給一個類似“壓控振蕩器”的鎖頻合成單元實現(xiàn)對頻率的校準(zhǔn)。不過這樣的“壓控振蕩器”的鎖頻合成單元比分頻器電路復(fù)雜很多，功耗和面積也較大。

例如專利標(biāo)題：一種頻率校準(zhǔn)方法及裝置、存儲介質(zhì)，申請?zhí)枺篊N201910550847.X，申請日：2019-06-24的專利中記載了一種模擬頻率校正方法：根據(jù)溫度值和對應(yīng)的頻率補償公式計算頻率補償值，再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓，并加到晶體振蕩器的頻率控制器件上。

例如專利標(biāo)題：一種快速優(yōu)化自動頻率校準(zhǔn)電路，申請?zhí)枺篊N201320284194.3，申請日：2013-05-23的專利中記載了一種模擬頻率校正方法：利用鎖相環(huán)原理，快速得到電容陣列的調(diào)節(jié)值，優(yōu)點是提高了校正系統(tǒng)的速度，但這僅針對整體系統(tǒng)的校正方法，并不是集成在芯片內(nèi)的校準(zhǔn)方法。