石英晶體振蕩器的微處理器溫度補(bǔ)償技術(shù)研究
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://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