[发明专利]一种时钟晶体振荡器闭环温度补偿方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及时钟精度温度补偿技术领域，特别涉及一种时钟晶体振荡器闭环温度补偿方法和装置。

背景技术

目前，除了要求特别高的标准源以外，工业及日常生活中使用的高精度时钟频率主要来自石英晶体振荡器。目前，国内外时钟使用的石英晶体振荡器的频率为32768Hz。

参见附图1，该图为32768Hz石英晶体振荡器的频率温度特性曲线图。32768Hz石英晶体振荡器在-30至+60℃范围内的频率偏差比ΔF/F约为(+40)ppm至(-150)ppm(ppm表示百万分之一)，这样每天产生的时钟误差可达15秒以上。

因此，如果要达到更高的时钟精度，需要对石英晶体振荡器的频率偏差进行温度补偿，目前的温度补偿包括硬补和软补两种。

硬补主要是从硬件上进行温度补偿，硬补的成本较高，并且整体的体积较大，不适合用于时钟体积小和成本低的场合。

软补的方法主要是在有MCU芯片同时出现于同一产品的场合，利用石英晶体振荡器的频率温度特性曲线一致性较好的32768Hz石英晶体作为MCU芯片内挂的独立实时时钟(RTC，Real-Time Clock)电路的外晶体，利用MCU内/外部温度测量传感器检测温度值，通过查找频率温度特性曲线表得出该温度值对应的频率温度偏差值，MCU通过修改秒脉冲分频值(32768±N，N为实时修正值)来实现补偿修正。

目前这种软补方法成本较低，但由于其是开环补偿，频率温度特性曲线一致性、温度传感器的一致性、A/D采集的参考电压的一致性、MCU内部A/D采集电路制造的一致性等任何一项出现问题，均无法保证最终的补偿结果。如果有任何一项或多项出现问题，则将导致补偿结果不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种时钟晶体振荡器闭环温度补偿方法和装置，成本低，体积小，补偿结果准确。

本发明提供一种时钟晶体振荡器闭环温度补偿方法，包括以下步骤：

获得预设高频频率信号在每段折线内单位时间内的温度T与高频脉冲个数Pt的表达式为：Pt＝(a*T+b)；其中，a、b为常数；所述预设高频频率信号的频率温度特性曲线为分段折线，在每段折线内为直线；

在温度T时，读取32768Hz石英晶体产生的预定时间闸门内的所述预设高频频率信号的高频脉冲个数Pt1；

在温度T时，由Pt＝(a*T+b)计算所述预设高频频率信号在所述预定时间闸门内的理论高频脉冲个数Pt2；

比较读取的高频脉冲个数Pt1和对应的理论高频脉冲个数Pt2；

当读取的高频脉冲个数Pt1大于理论高频脉冲个数Pt2，则调节石英32768Hz晶体产生的秒脉冲的宽度变窄；反之调节32768Hz石英晶体产生的秒脉冲的宽度变宽；直到读取的高频脉冲个数Pt1与理论高频脉冲个数Pt2相等。

优选地，所述温度T由温度传感器获得，温度传感器获得的AD采集值N_AD与温度T成分段线性关系，表达式为：T＝Kn*N_AD；其中，Kn为第n段的比例系数。

优选地，所述获得预设高频频率信号在每段折线内单位时间内的温度T与高频脉冲个数Pt的表达式，具体为：

在第一温度T1时，获得M个标准秒脉冲时间内所述高频频率信号的高频脉冲个数为P1；在第二温度T2时，获得M个标准秒脉冲时间内所述高频频率信号的高频脉冲个数为P2；

则该预设高频频率信号单位时间内的温度T与高频脉冲个数Pt的表达式为：Pt＝(a*T+b)；其中，a＝(P1-P2)/[M*(T1-T2)]；b＝(P1T1-P2T2)/[M(T1-T2)]。

优选地，所述调节32768Hz石英晶体产生的秒脉冲的宽度变窄或变宽，具体为：通过调节32768Hz石英晶体的时钟分频系数来调节秒脉冲的宽度变窄或变宽。

优选地，所述预设高频频率信号的频率大于或等于1MHz。

本发明还提供一种时钟晶体振荡器闭环温度补偿装置，包括以下单元：

预设高频频率信号的表达式获取单元，用于获得预设高频频率信号在每段折线内单位时间内的温度T与高频脉冲个数Pt的表达式为：Pt＝(a*T+b)；其中，a、b为常数；所述预设高频频率信号的频率温度特性曲线为分段折线，在每段折线内为直线；

高频脉冲个数读取单元，用于在温度T时，读取32768Hz石英晶体产生的预定时间闸门内的所述预设高频频率信号的高频脉冲个数Pt1；