一个数字电路就像一所城市的交通,晶振的作用就是十字路口的信号灯,因此晶振的品质及其电路应用尤其关键。数字电路又像生命体,它的运行就像人身体里的血液流通,它不是由单一的某个器件或器件单元构成,而是由多个器件及程序彼此配合、协调,共同完成良性的运转。晶振的频率精度是指晶振输出的信号频率与其理论设定频率之间的偏差。这个偏差通常以PPM的形式来表示。例如,如果晶振的频率精度为±50ppm,意味着其输出频率可能与其理论频率相差50个百万分之一。频率精度越高,表示晶振输出频率偏差越小,整个系统的性能也就越好。
那么,晶振的PPM值如何计算呢?
计算晶振的PPM值需要两个重要参数:实际频率和额定频率。实际频率是通过测量晶振输出的信号频率得到的。额定频率是晶振器制造商提供的标准频率,一般以兆赫兹(MHz)为单位。
晶振频偏计算公式如下:
常见MHz晶振精度PPM值一般为±10PPM;±20PPM;±30PPM
常见MHz晶振精度PPM值及频率范围对照表如下:
32.768KHz时钟RTC晶振精度PPM值及频差范围(含时间误差):
针对于RTC时钟晶振32.768KHz的频率精度, 则另有算法,32.768KHz晶振计时公式如下:
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时间误差:
±10PPM:频差为: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。
±20PPM:频差为: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。
±30PPM:频差为: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。
若温度频差为±12PPM,则频率变化计算如下:
即:该款振荡器的实际输出频率在32768.393216 Hz到32767.606784 Hz之间。
注:
晶振调整频差及温度频差的区别
1、晶振调整频差指的是晶振在常温(25℃±2℃)下,输出的理想频率精度,包括在振荡电路最佳匹配状态及没有受到电磁干扰等状态下。
2、晶振温度频差指的是在给定的工作温度区间,晶振工作时输出的频率范围。
3、晶振的工作温度一般分为三个区间: -20℃~+70℃; -40℃~+85℃;-55℃~+105℃。晶振超出指定温度区间工作,会存在频偏超差或不起振风险。关于温度对晶振实际工作时输出频率的影响,请点击下面标签查阅本网站相关文章。
在计算PPM值时,需要注意两个方面:
1、实际频率和额定频率的单位必须一致,一般都以兆赫兹为单位,如若不同,则需要进行单位转换。
2、在计算的过程中,需要注意频率偏差的正负号。正负号表示实际频率是高于还是低于额定频率。例如,如果实际频率大于额定频率,则PPM值为正,表示实际频率偏高;反之,如果实际频率小于额定频率,则PPM值为负,表示实际频率偏低。
在实际应用中,通常要求晶振的PPM值尽可能小,以确保系统的稳定性和准确性。晶振的频率精度受到多种因素的影响,例如晶体的质量、温度、供电稳定性等等。因此,在选择晶振时,需要根据具体应用的要求来选择合适的晶振,并注意其频率精度参数。