石英晶體振蕩器的微處理器溫度補(bǔ)償技術(shù)研究
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2．4 D／A轉(zhuǎn)換電路
D／A轉(zhuǎn)換器選用了ADI公司的10位D／A轉(zhuǎn)換器AD5310BRT。AD5310BRT是具有電壓緩沖輸出的CMOS單電源串行10位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。采用6引腳SOT23封裝，具有體積小、功耗低、接口簡(jiǎn)單、工作電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。工作溫度范圍為-40～+105℃，單電源供電，電源電壓范圍為2．7～5．5 V。電源采用5 V電壓，此時(shí)AD5310BRT的典型工作電流為140μA，可見該芯片達(dá)到了低功耗的要求。AD5310BRT的使用也比較簡(jiǎn)單，只需將待轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)按照一定的時(shí)序，采用同步串行輸入的方式送入內(nèi)部移位寄存器即可，其轉(zhuǎn)換電路如圖4所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/159316.htm
3 軟件設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)是石英晶體振蕩器的微處理器溫度補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作之一。良好的程序設(shè)計(jì)可以有效地發(fā)揮微處理器的功能優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能；而且通過(guò)軟件代替部分硬件電路，能簡(jiǎn)化電路，節(jié)省成本，降低功耗，提高晶體振蕩器的穩(wěn)定度。溫度補(bǔ)償的補(bǔ)償精度很大程度上和程序設(shè)計(jì)有關(guān)，本系統(tǒng)調(diào)試采用的是在線實(shí)時(shí)測(cè)量方案，此方案可以充分發(fā)揮微處理器的軟件控制作用，使得整個(gè)測(cè)量過(guò)程處于完全數(shù)字化的控制模式。程序設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。
4 補(bǔ)償原理
石英晶體振蕩器自身的頻率變化曲線如圖6所示。圖中實(shí)曲線形象地表示了石英晶體振蕩器輸出頻率與溫度的關(guān)系(即晶振自身頻率變化曲線)，同時(shí)勾畫了一條與實(shí)曲線變化趨勢(shì)相反的虛曲線，這樣將虛實(shí)兩條曲線疊加，得到的就是一條較平滑的直線。
圖7所示是補(bǔ)償電壓UK引起的頻率變化曲線。它與圖6中虛曲線的變化趨勢(shì)一致，此時(shí)石英晶振自身振蕩的頻率變化趨勢(shì)與補(bǔ)償電壓引起的頻率變化趨勢(shì)相反，起到了補(bǔ)償作用；這樣，經(jīng)過(guò)UK補(bǔ)償電壓補(bǔ)償后的振蕩輸出頻率就會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)固定頻率值附近，可得到較理想的
輸出頻率。通過(guò)對(duì)石英晶體振蕩器輸出頻率變化量的補(bǔ)償，改善它的頻率一溫度特性，使其在整個(gè)溫度范圍內(nèi)頻率偏移盡可能小，輸出一個(gè)穩(wěn)定的頻率信號(hào)。
對(duì)晶振進(jìn)行溫度補(bǔ)償，需要對(duì)其進(jìn)行在線測(cè)量實(shí)驗(yàn)。將系統(tǒng)置于高低溫恒溫實(shí)驗(yàn)箱中，以10℃為間隔選取一系列補(bǔ)償溫度點(diǎn)，測(cè)得在-20～+85℃的振蕩電路輸出頻率值；將常溫下的頻率值作為頻率標(biāo)準(zhǔn)，并同各個(gè)溫度點(diǎn)的頻率值進(jìn)行比較；溫度補(bǔ)償時(shí)，在每個(gè)溫度點(diǎn)下通過(guò)改變振蕩電路控制電壓值，將輸出頻率調(diào)制到標(biāo)稱頻率，并記錄該電壓值。微處理器將測(cè)量出的補(bǔ)償控制電壓值和溫度值的數(shù)字量寫入EEPROM對(duì)應(yīng)單元，之后微處理器將當(dāng)前溫度值與測(cè)量程序中存入EEPROM的“電壓-溫度”表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到相應(yīng)的模擬溫度控制電壓，送至壓控振蕩器，控制輸出頻率在要求的溫度范圍內(nèi)，誤差趨近標(biāo)稱頻率。
評(píng)論