Wie kalibrieren Sie 32,768-kHz-Kristalle für PIC24 RTCC?

Ich versuche, die beste Methode für die PIC24 RTCC-Kristallkalibrierung herauszufinden. In ihrem Anwendungshinweis werden zwei Methoden angegeben: Verwenden einer Nachschlagetabelle und Verwenden einer Referenzsystemuhr.

Demnach ist die Referenzsystem-Taktmethode am besten, aber sie empfehlen einen Systemoszillator, der ein Vielfaches des RTCC-Quarzoszillators ist, wie 16,777 MHz.

Hat jemand tatsächlich diesen RTCC-Kristallkalibraiton-Prozess für PIC24 ausprobiert? Ich würde mich über einige praktische Richtlinien freuen. Ich verwende PIC24FJ128GA006 .

Das Kalibrieren gegen die Netzfrequenz ist, wie Tony vorschlägt, eine schlechte Idee. Langzeitgenauigkeit kann gut sein, Kurzzeitgenauigkeit nicht.

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Diese Seite gibt Ihnen eine Echtzeitansicht der Abweichung.

Selbst wenn wir die 200-MHz-Vorfälle ignorieren, gibt es immer noch die 20-MHz-Abweichungen. Wir sprechen von 400 ppm, das ist mehr als eine Größenordnung als der Fehler des nicht kalibrierten Kristalls. 4000 ppm oder zwei Größenordnungen unter Berücksichtigung der Referenzvorfälle. Die Schlussfolgerung bleibt also dieselbe: Die Kurzzeitgenauigkeit der Linienfrequenz ist keineswegs gut genug, um einen Kristall zu kalibrieren.
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Die Grafik zeigt, dass eine Netzfrequenz von 50 Hz kontinuierlich zwischen 49,9 Hz und 50,1 Hz schwankt, was einem Fehler von 0,2% oder 2000 ppm entspricht. Ein nicht kalibrierter Uhrenkristall hat eine Genauigkeit von 20 ppm. (Horizontale Skala ist Tage.)

Dieses Gerät kann hilfreich sein:

$\times$$^{-10}$

Nur 1500 Dollar, was für mich nach einem Schnäppchen klingt. (Deine eigene Schuld, du hättest ein Budget erwähnen sollen :-))

Billiger bearbeiten ? OK, dieser OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator) hat eine Frequenzstabilität von 5 ppm (0,005 ppm) und eine Alterung von weniger als 0,1 ppm pro Jahr. Über 150 Dollar. Verfügbar in 16,384 MHz, was einem Vielfachen von 32,768 kHz (500x) entspricht. Sie haben dies in Ihrer Frage erwähnt, obwohl es wirklich keinen Grund dafür gibt.

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Ich hatte mehrere Designs, bei denen ich eine RTC während eines Serienproduktionsprozesses kalibrieren musste. Meine Erfahrung war nicht gut mit dem Versuch, eine hochpräzise Referenz zu synchronisieren oder mit dieser zu vergleichen - nicht wegen der Qualität der Ergebnisse, sondern wegen der Kosten und des Aufwands pro Einheit im Kalibrierungsprozess.

Was ich am besten gefunden habe, ist NICHT ein kurzes Fenster mit hoher Genauigkeit, sondern ein längeres Fenster mit mäßiger Genauigkeit, und es kann für sehr geringe Kosten oder Entwicklung durchgeführt werden. Wenn Sie eine RTC-Schaltung mit Stromversorgung 10 Tage lang in einer Box belassen, benötigen Sie lediglich einen Computer, der an einen Zeitserver mit einer Genauigkeit von 1 Sekunde angeschlossen ist, um ~ 1 ppm zu erreichen. Dies ist viel weniger als der 1-jährige Alterungsfehler des typischen 32,768-kHz-Kristalls ( Dies ist Ihr schlimmstes Problem, wenn Sie den Nennfehler kalibrieren und die Temperatur kompensieren. Ich weiß nicht, ob es sich um Hobby- oder Produktionsmengen handelt, aber diese Lösung funktioniert in beiden Fällen sehr gut.

Wir haben lediglich die Uhr für eine ganze Reihe von Boards (programmgesteuert oder manuell, wenn Sie möchten) auf 1 Sekunde oder besser eingestellt. Lassen Sie diese Charge dann einige Zeit stehen und überprüfen Sie, wie weit sie (jeweils) gewandert sind. 1 Sekunde an 10 Tagen ist ungefähr 1 ppm. Sie möchten die tatsächlich von der RTC verschobenen ppm messen und dann mithilfe der Datenblattinformationen skalieren, und fertig.

Ich sollte auch erwähnen, dass die Temperaturkompensation (sofern Ihre Anwendung dies zulässt) wichtig ist, wenn Sie einer Vielzahl von Temperaturen ausgesetzt sind. Der Temperaturfehler kann die Genauigkeit Ihrer Kalibrierung für Temperaturen über 10 ° C aus der Kalibrierungsumgebung beeinträchtigen.

Ich hoffe, das hilft!

Dieser Benutzer verwendete Frequenzzählmethoden, deren Messung lange dauert. Ignorieren Sie also sein kurzfristiges Phasenrauschen, das Grundrauschen seines Zählers und das Signal-Rausch-Verhältnis. Die bevorzugte Methode besteht darin, einen TCXO-gesperrten Zeitintervallzähler (jetzt HP oder Agilent) zu verwenden, der das Intervall von N Taktzyklen unter Verwendung eines 100-MHz-PLL-Takts misst, der an den OCXO-Referenztakt gebunden ist, und dann mittelt und dann invertiert, um die Frequenz in 1 Sekunde oder 100 Sekunden anzuzeigen 10 Dezimalstellen. Durch Mittelung des Rauschens wird die Standardabweichung durch Wurzel-N-Abtastwerte verringert.

Hier sehen wir einen Durchschnitt in Richtung 1e6 und die Stabilität der Stromleitung projiziert nach 5e6 Sekunden in Richtung 1e-6 oder 1 in 10 ^ 6. Dies kann in 1e2 Sekunden mit einem geeigneten HP Zeitintervallzähler erfolgen.

StevenHs Hinweis auf Stabilität ist schrecklich und der Autor gibt zu, dass alle kurzfristigen Fehler auf Messfehler zurückzuführen sind.

Trotzdem ist die Phase und Frequenz des 50/60-Hz-Netzes äußerst stabil, abgesehen von täglichen Transienten für Lastzyklen. Nur Messfehler durch Mittelwertbildung mit Störungen anstelle von Präzisions-TI-Zählungen und Herausfiltern von Störungen würden die Ergebnisse verbessern. Client-Überlastungen können die Ergebnisse auch dann stören, wenn ihre Phase beim Verkauf von Strom an ein benachbartes Versorgungsunternehmen nicht synchron ist.

Die Versorgungsunternehmen müssen so gut wie möglich mit ihren Kunden im ganzen Land und auf der ganzen Welt synchron bleiben, um offensichtliche Instabilitäten zu vermeiden. Es gab signifikante Stabilitätsverbesserungen des COntrol-Systems, um eine Überreaktion auf EMP, Sonnenstürme und Netzverriegelung im letzten Jahrzehnt zu verhindern. Meine Beobachtungen beschränkten sich auf die späten 70er Jahre, als die Signale noch stabiler waren als dieses Diagramm. Mit der Umstellung auf HGÜ-Netze ist viel passiert, wodurch die offensichtlichen phasenverriegelten PLL-Einschränkungen der Stromverteilung auf einem Kontinent vermieden werden. Akzeptable Toleranzen für Kunden sind jedoch im Vergleich zur Netzfreigabe von Gigawatt-PLLs im aktuellen Freigabemodus locker. (Ich kann mehr Theorie bekommen, aber es ist zu technisch)

Das von Stevenh gezeigte verrauschte Diagramm weist vom Autor auf ein kurzfristiges übermäßiges Rauschen aufgrund von Messfehlern hin, das mit einem aktiven BPF bei 50 (60) Hz beseitigt werden kann. Sie sagen weiter ..

"Kurzfristig (Sekunden bis Stunden) werden verschiedene Mechanismen eingesetzt, die kontinuierlich versuchen, die Frequenz so nahe wie möglich an 50.0000 Hz zu halten, aber das berücksichtigt nicht die Phase (dh Taktfehler). Solange die Abweichung zwischen der tatsächlichen Zeit und der von einer netzbetriebenen Uhr angezeigten Zeit weniger als 20 Sekunden beträgt und um 8 Uhr morgens beobachtet wird, werden keine weiteren Maßnahmen ergriffen. Wenn diese Abweichung 20 Sekunden überschreitet, ist eine Korrektur geplant: Am nächsten Tag (von Mitternacht bis Mitternacht) werden die Frequenzregler in der gesamten Zone auf 10 MHz höher oder niedriger als die normalen 50.0000 Hz eingestellt. Im Idealfall ergibt sich eine Korrektur von 17,28 Sekunden. Das Obige sollte normalerweise die Abweichung innerhalb von etwa 30 Sekunden halten. Nur wenn die Abweichung 60 Sekunden überschreitet, sind größere Korrekturen als 10 MHz zulässig. "

10 MHz / 50 Hz = 0,2 PPM, was eine bessere Stabilität darstellt, als man es von einem 32-kHz-Takt erwarten kann, was beweist, dass es leicht zum Kalibrieren Ihres Takts verwendet werden kann.

mehr ref. http://www.stabilitypact.org/wt2/040607-ucte.pdf Europäischer Pakt zur Gewährleistung der Frequenzstabilität auf dem gesamten Kontinent. Union für die Koordinierung der Übertragung von Elektrizität: Vor-Machbarkeitsstudie

http://www.ucteipsups.org/Pdf/Download/englisch/UCTE-IPSUPS_SoIaC_glossy_print.pdf zusammenfassende Studie

Dies alles unterstützt das, was ich von Anfang an gesagt habe: Wenn sie nicht phasen- und frequenzstabil wären, würde dies zu massiven Stromausfällen und Instabilität beim Teilen von Strom führen. Dies hat Winnipeg MB in Zentralkanada von Anfang an in den 70er Jahren getan und die zentralen Zeitzonen der US-Bundesstaaten mit seinen über zehn Terawatt-Stromquellen (10 TW) in Wasserkraft versorgt , einem wichtigen Export aus Kanada.