【概述】
精工愛普生提供一系列內建數位式溫度補償石英晶體振盪器(DTCXO*),RTC模組與kHz頻段石英晶體振盪器。
本文將介紹,透過kHz頻段DTCXO在環境溫度改變情況下,仍能顯著提高時間精度的特性。
我們在汽車應用上使用DTCXO進行實際測試及功能驗證。
在二年五個月的測試期間,總累積時間誤差僅46秒,相當於每月誤差1.6秒。
*DTCXO:數位式溫度補償型石英晶體振盪器(Digital Temperature Compensated X’tal Oscillator)
數位式溫度補償前後,頻率/溫度特性
圖一、音叉型石英晶體諧振器頻率/溫度特性曲線,曲線類型為二次拋物曲線。
圖二、使用DTCXO進行溫度補償後,實際測得的頻率/溫度特性;與補償前相比,頻率精準度顯著提高。
圖一、音叉型石英晶體諧振頻率/溫度特性 圖二、DTCXO實際測試頻率/溫度特性
kHz頻段DTCXO頻率補償方法
圖三、kHz頻段DTCXO頻率補償方塊圖。
上圖三所示,精工愛普生所使用的kHz頻段DTCXO頻率補償方塊圖。
當進行頻率溫度補償時,為呈現出平坦且穩定的頻率特性,將根據溫度不同,針對連接到石英晶體振盪器的電容陣列進行修正;根據11位元的數位訊號,控制電容器的開啟或關閉,產生以2,048種組合而成的變動電容值。
精工愛普生kHz頻段DTCXO之溫度感測器和ADC,以最小0.3°C左右的解析度進行溫度檢測,並連接相對應的電容進行頻率校正。
如圖二所示,DTCXO溫度補償特點是,能讓因電容器切換間隙而導致的頻率誤差,在溫度改變的情況下仍能維持頻率精準度的小幅度波動。
kHz頻段下DTCXO計時器精準度量測
這裡呈現的是kHz頻段DTCXO在測試環境實際工作,為期二年五個月時間精準度測試結果。
圖四為針對環境溫度變化,使用儀器測量的數據結果,我們進行了兩種環境溫度測試,分別在汽車的後座上(約20°C/天,圖五中的初月至第11個月)與儀錶板中(約80°C/天,圖五中的第11至第29個月)。
圖四、測試環境的時間與溫度特性
圖五、kHz頻段DTCXO累積時間誤差
圖五為實際使用DTCXO所累積的時間誤差;為期二年五個月的測試下,總累積時間誤差為46秒,相當於每月誤差1.6秒。
從測試結果我們發現,無論是一天劇烈的溫度變化,或是一年四季因換季所導致長期且緩慢溫度轉變,時間精準度的變化量依然小且穩定,這是因為kHz頻段DTCXO頻率誤差會以相當小的幅度進行上下變化,因此當環境溫度連續變化,DTCXO會取平均值使累積時間誤差相對減小。
可發現kHz頻段DTCXO是款優異的電子零件,它可以提供精準的計時器精準時間來源。
針對在高溫度變化環境中需要獲取高精度時間訊息的設備,請考慮使用內建kHz頻段DTCXO的石英晶體振盪器或RTC模組。
如您有相關設計使用需要,請參考以下列出機種,為精工愛普生旗下內建kHz頻段支援DTCXO功能的即時時鐘模組,或是石英晶體振盪器。(截至2021年11月的最新資訊。)
DTCXO RTC 數位式溫度補嘗即時時鐘模組
工業應用:RX8901CE、RX4901CE、RX8804CE、RX8900CE、RX-8803LC、RX-4803LC、RX8900SA、RX-8803SA、RX-4803SA。
汽車應用:RA8000CE、RA4000CE、RA8804CE、RA8900CE、RA8803SA、RA4803SA。
32.768 kHz DTCXO 數位式溫度補嘗石英晶體振盪器
工業應用:TG-3541CE。
汽車應用:TG-3541CEA。
更多有關Epson即時時鐘模組產品和影片說明資訊,請參考,
https://www5.epsondevice.com/en/information/#rtc
https://www5.epsondevice.com/en/information/technical_info/rtc/
#台灣愛普生 #電子零件事業部 #石英振盪器 #石英元件 #RTC #Real Time Clock #即時時鐘