浅谈外部温度传感器的RTC的计时精度

除非采取纠正措施，否则石英晶体的温度相关特性会阻止与最先进的实时时钟保持一致的宽范围温度范围内的高精度。本应用笔记描述了如何使用外部温度传感器，将其放置在与RTC上连接的石英晶体相同或接近相同温度的位置，可以显着提高精度。如果应用程序由于某种原因已经在使用温度传感器，则只需要一些额外的固件，而无需添加到物料清单（BOM）中。

介绍

实时时钟（RTC）已经存在很长时间了，许多电子系统都包含一种功能，例如保持日历时间，费率切换，时间戳或定期唤醒系统以启动某些动作，例如进行一些测量。 。并非所有应用程序都需要相同的精度水平，但是当需要高精度时，例如在依赖实时数据的应用程序中需要高于5 ppm的精度时，标准RTC不能满足这些要求。计时只能像其参考一样准确。湿度，振动和压力等几个环境因素会影响RTC的准确性，但主要是石英晶体在温度范围内的劣质特性，如果温度变化，则会导致偏差。已经使用多种技术来提高使用32.768 kHz晶体所实现的计时精度。本应用笔记描述了如何使用外部温度传感器放置在与RTC及其晶体处于或接近相同温度的位置，可如何显着提高精度。如果应用程序已经在使用温度传感器，则只需添加一些固件，而无需添加到物料清单（BOM）中。

如果RTC具有电子调谐寄存器，则使用这种方法实现温度补偿的过程将大大简化。这样的寄存器允许通过从振荡器分频器链中增加或减少计数来影响时钟速度。这将改变一秒的持续时间，而不改变振荡器的频率。恩智浦RTC PCF85063，PCF8563和PCF2123提供此功能。

使用不带温度补偿的RTC时的问题

有时可以使用系统微控制器中的内置振荡器来完成计时。但是，在许多情况下，使用RTC是不可避免的。使用独立的RTC有几个好处：

• 更低的功耗 
• 释放主要系统用于时间紧迫的任务 
• 更高的计时精度

图1典型32.768 kHz晶体的频率与温度的偏差

但是，即使使用RTC，计时也只能与所使用的基准一样精确。晶体的频率特性取决于晶体的形状或“切工”。制造商可以通过切割晶体的角度来控制晶体转换频率。然而，必须制造具有不同切割角度的晶体会增加复杂性和成本。通常以这样的方式切割音叉晶体，即其频率随温度变化是一条以25°C为中心的抛物线曲线，请参见图1。这意味着音叉晶体振荡器将在室温下谐振至接近其目标频率，但是温度升高或降低时，速度将减慢。

编辑：hfy