晶振PPM误差分析与计算方法

· 晶振精度指标：PPM

 

晶振精度通常用 PPM（Parts Per Million，百万分之一）来衡量，这一单位描述了晶体振荡器的频率稳定性或偏差程度。PPM 表示实际输出频率与标称频率之间的相对误差，是衡量晶振频率精度的重要参数。

 

· 如何计算晶振的频率差
 

频率差反映了晶振的实际频率与标称频率之间的差异。通过公式计算频率差的PPM值如下：：

PPM=（实际频率−标称频率）/标称频率 X 106

释义：

- 实际频率：通过频率计或其他适当的仪器测量得到的晶振的实际工作频率。

- 标称频率：晶振制造商在晶振规格书中规定的标准或标称频率。

示例：

例如，标称频率为 32.768 kHz 的晶振，如果实际测得的频率为 32.7685 kHz，那么PPM的计算如下：

PPM=（32768.5Hz−32768Hz）/32768Hz*106≈15.26

 

· 频差类型：常温频差V.S.温度频差

(曲线图)

 

晶振的频率稳定性在不同温度条件下会有所变化，针对晶振而言，其频率精度一般包括常温频差和温度频差两个重要指标:

1、常温频差(Frequency Tolerance)：在YXC规格书里也称作频率偏差（见下图），是与常温（25°C）下标称频率之间的偏差，通常以百万分率（PPM）表示。

2、温度频差(Frequency Versus Temperature Characteristics)：在YXC规格书里也称作频率-温度特性（见下图），指在设定的工作温度范围内，实际频率相对标称频率的最大偏差值，同样以百万分率（PPM）表示。

 

· RTC晶振32.768KHz频率精度PPM值及时间偏差计算

对于 32.768kHz 的 RTC 时钟晶振，可以通过其频率精度（PPM）推导出每日的时间误差范围。具体步骤如下：
举例：若晶振32.768KHz精度为±10PPM，一天时间误差计算公式如下：
10(PPM)×24(1天=24小时)×60（1小时=60分钟）×60（1分钟=60秒）=864000*1/1000000=0.864秒
即：该RTC晶振每天的时间误差不超过0.864秒，即：若为+10PPM，每天最多快0.864秒，若为-10PPM，每天最多慢0.864秒。

（32.768KHz晶体谐振器典型应用电路）

· RTC 时钟晶振 32.768kHz 每日时间误差参照表：

I）±10PPM：实际频率范围为32768.32768Hz~32767.67232Hz，每天时间误差为0.864×1=0.864秒，月误差25.92秒，一年时间总偏差为5.184分钟。

lI) ±20PPM：实际频率范围为32768.65536Hz~32767.34464Hz，每天时间误差为0.864×2=1.728秒，月误差51.84秒，一年时间总偏差为10.368分钟。

lII) ±30PPM：实际频率范围为32768.98304Hz~32767.01696Hz，每天时间误差为0.864×3=2.592秒，月误差77.76秒，一年时间总偏差为15.552分钟。

 

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