MXT5611：高精度可配置定時(shí)電路

　　定時(shí)器T2的設(shè)計(jì)是針對北京時(shí)間二進(jìn)制表示的定時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)具備基本的二進(jìn)制定時(shí)。它主要處理北京時(shí)間小時(shí)級(jí)及小時(shí)以上的數(shù)據(jù)處理。做為基本二進(jìn)制定時(shí)時(shí)，它可單獨(dú)使用，也可以與定時(shí)器T0和定時(shí)器T1做級(jí)聯(lián)使用。當(dāng)它需要處理北京時(shí)間二進(jìn)制表示高位信息處理時(shí)，和定時(shí)器T1組成32位定時(shí)器，定時(shí)器1處理“秒”、“分”信息，定時(shí)器T2處理“小時(shí)”、“天”“月”“年”數(shù)據(jù)。T2+T1的級(jí)聯(lián)方式，主要用于處理從某一時(shí)刻到另一時(shí)刻的定時(shí)方式。

　　精度控制

　　電路提供兩種可選擇時(shí)鐘源輸入：內(nèi)部集成硅振蕩器和外部晶體振蕩器輸入。電路設(shè)計(jì)了兩種精度控制方法，其一是時(shí)基腳準(zhǔn)，時(shí)基校準(zhǔn)就是解決因定時(shí)時(shí)鐘誤差引起的定時(shí)累計(jì)誤差的辦法。如果我們能得到一個(gè)精確的定時(shí)時(shí)鐘，則沒有這部分定時(shí)誤差。但是不管怎么樣的校準(zhǔn)，始終是無法得到一個(gè)完全精確的定時(shí)時(shí)鐘的，我們要做的是最大可能的得到一個(gè)精確定時(shí)時(shí)鐘。

　　其二是定時(shí)校正，指在定時(shí)過程中，電路根據(jù)設(shè)定的某一固定值對定時(shí)過程進(jìn)行校正或者接受外部校正信號(hào)對定時(shí)過程進(jìn)行校正。這一方法旨在解決引非時(shí)鐘誤差問題引起的定時(shí)誤差。同時(shí)，該校正方法也可以用于解決因時(shí)鐘規(guī)律性偏差所引起的誤差問題，比如時(shí)鐘的溫度漂移偏差問題。

　　硅振蕩器的精度調(diào)整方法總的來說有兩種：模擬方法和數(shù)字方法。模擬調(diào)整方法主要是在電路中測過程對電路中的電容陣列進(jìn)行熔絲處理，調(diào)整電容值大小，得到一個(gè)較為精確的時(shí)鐘，但是這種方法需要很大的成本，并且調(diào)整后的精度范圍為1%左右，如果要得到更高精度的硅振蕩器，則需要付出更大的成本，并且給電路設(shè)計(jì)帶來很大的挑戰(zhàn)。本電路提供一種更高精度的數(shù)字調(diào)整方法，該方法可以在電路正常工作前對電路進(jìn)行在線校準(zhǔn)，也可以在測試過程中對批電路進(jìn)行一次性校準(zhǔn)。

　　本電路的時(shí)基校準(zhǔn)方法是通過外部端口輸入標(biāo)準(zhǔn)512ms時(shí)間長度，以振蕩器輸出頻率對512ms時(shí)間進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，得出一個(gè)計(jì)數(shù)值。然后把該計(jì)數(shù)值除以512，得到商值和余數(shù)。商值做為1ms時(shí)鐘的基本長度，然后通過判斷再次基本長度上增加或者不增加1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖來得到最終的1ms時(shí)鐘信號(hào)，這樣每一個(gè)1ms輸出時(shí)鐘最大誤差為1T(硅振蕩器輸出時(shí)鐘周期)，而512ms時(shí)間最大誤差也為1T。上述判斷過程以512位周期，即每一個(gè)512ms對商和余數(shù)做同樣的處理。

　　那么，在不考慮溫度等條件的情況下，以該方案得到的時(shí)鐘進(jìn)行Nms(N=512X+Y，X=0，1，2，3，……;0≤Y≤511)時(shí)間長度定時(shí)，最大誤差為

　　(X+Y/4)·T。我們通過分析，可以得出以下幾句數(shù)據(jù)：

　　438s時(shí)間長度定時(shí)誤差為103T(T為內(nèi)建振蕩器輸出時(shí)鐘周期，當(dāng)設(shè)計(jì)值為1us時(shí)，此時(shí)的定時(shí)精度約為2ppm)。

　　82m時(shí)間長度定時(shí)誤差為104T(T為內(nèi)建振蕩器輸出時(shí)鐘周期，當(dāng)設(shè)計(jì)值為1us時(shí)，此時(shí)的定時(shí)精度約為2ppm)。

　　142h時(shí)間長度定時(shí)誤差為106T(T為內(nèi)建振蕩器輸出時(shí)鐘周期，當(dāng)設(shè)計(jì)值為1us時(shí)，此時(shí)的定時(shí)精度約為2ppm)。

　　在不考慮硅振蕩器的溫度特性條件下，利用本方法產(chǎn)生時(shí)鐘進(jìn)行的定時(shí)精度為2ppm，可以等同于壓控制式晶體振蕩器頻率精度的10^(-6)～10^(-5)量級(jí)。