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技術頻道

晶振PPM誤差分析與計算方法

· 晶振精度指標:PPM

晶振精度通常用 PPM(Parts Per Million,百萬分之一)來衡量,這一單位描述了晶體振蕩器的頻率穩定性或偏差程度。PPM 表示實際輸出頻率與標稱頻率之間的相對誤差,是衡量晶振頻率精度的重要參數。

 

· 如何計算晶振的頻率差

頻率差反映了晶振的實際頻率與標稱頻率之間的差異。通過公式計算頻率差的PPM值如下::

PPM=(實際頻率−標稱頻率)/標稱頻率 X 106

釋義:

- 實際頻率:通過頻率計或其他適當的儀器測量得到的晶振的實際工作頻率。

- 標稱頻率:晶振制造商在晶振規格書中規定的標準或標稱頻率。

示例:

例如,標稱頻率為 32.768 kHz 的晶振,如果實際測得的頻率為 32.7685 kHz,那么PPM的計算如下:

PPM=(32768.5Hz−32768Hz)/32768Hz*106≈15.26

 

· 頻差類型:常溫頻差V.S.溫度頻差

(曲線圖)

晶振的頻率穩定性在不同溫度條件下會有所變化,針對晶振而言,其頻率精度一般包括常溫頻差和溫度頻差兩個重要指標:

1、常溫頻差(Frequency Tolerance):在YXC規格書里也稱作頻率偏差(見下圖),是與常溫(25°C)下標稱頻率之間的偏差,通常以百萬分率(PPM)表示。

2、溫度頻差(Frequency Versus Temperature Characteristics):在YXC規格書里也稱作頻率-溫度特性(見下圖),指在設定的工作溫度范圍內,實際頻率相對標稱頻率的最大偏差值,同樣以百萬分率(PPM)表示。

 

· RTC晶振32.768KHz頻率精度PPM值及時間偏差計算
對于 32.768kHz 的 RTC 時鐘晶振,可以通過其頻率精度(PPM)推導出每日的時間誤差范圍。具體步驟如下:
舉例:若晶振32.768KHz精度為±10PPM,一天時間誤差計算公式如下:
10(PPM)×24(1天=24小時)×60(1小時=60分鐘)×60(1分鐘=60秒)=864000*1/1000000=0.864秒
即:該RTC晶振每天的時間誤差不超過0.864秒,即:若為+10PPM,每天最多快0.864秒,若為-10PPM,每天最多慢0.864秒。


(32.768KHz晶體諧振器典型應用電路)

 

· RTC 時鐘晶振 32.768kHz 每日時間誤差參照表:

I)±10PPM:實際頻率范圍為32768.32768Hz~32767.67232Hz,每天時間誤差為0.864×1=0.864秒,月誤差25.92秒,一年時間總偏差為5.184分鐘。

lI) ±20PPM:實際頻率范圍為32768.65536Hz~32767.34464Hz,每天時間誤差為0.864×2=1.728秒,月誤差51.84秒,一年時間總偏差為10.368分鐘。

lII) ±30PPM:實際頻率范圍為32768.98304Hz~32767.01696Hz,每天時間誤差為0.864×3=2.592秒,月誤差77.76秒,一年時間總偏差為15.552分鐘。

 

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