应用于低功耗实时时钟的高精度温度补偿电路设计

发布时间：2022-02-16 13:19

　　实时时钟提供精确时间基准,在移动通信、物联网、智能电表等领域有着重要应用。实时时钟的频率源为32.768kHz音叉石英晶体,其振荡频率在工业标准温度范围内（-40℃-85℃）会产生±150ppm的时钟偏差。在移动通信领域两个节点进行通信时,通信设备的时钟精度过低会导致接收端丢失信息或者重读信息,严重影响通信设备的性能和功耗。根据我国通信行业标准,应用于通信设备的时钟精度最低为±4.6ppm,±150ppm的时钟偏差无法满足要求。在低功耗电路系统中,实时时钟具有低功耗且精度相对较高的应用需求,针对此需求,本文设计了一种应用于低功耗实时时钟的高精度温度补偿电路。本文介绍了石英晶体振荡器的工作原理和物理特性,温度传感器的分类和指标以及目前主流的温度补偿方法。在此基础上,设计了一种应用于低功耗实时时钟的高精度补偿电路结构,电路主要包括两部分:温度传感器和数字补偿电路。温度传感器利用锁频环结构产生随温度变化的频率信号,然后把频率信号通过计数器计数转换成代表温度的数字量。为了提高温度传感器的精度,锁频环结构中采用斩波调制解调电路降低1/f噪声和运放失调电压的影响,同时采用gain booster结... 

【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的研究内容和设计指标
    1.4 论文组织结构
第二章 温度补偿电路的相关理论
    2.1 石英晶体振荡器
        2.1.1 石英晶体振荡器简介
        2.1.2 石英晶体振荡器原理
        2.1.3 石英晶体振荡器频率特性
    2.2 温度传感器
        2.2.1 温度传感器的分类
        2.2.2 温度传感器的特性
    2.3 温度补偿方法
        2.3.1 模拟温度补偿原理
        2.3.2 数字查找表温度补偿原理
        2.3.3 微处理器温度补偿原理
        2.3.4 数字调频温度补偿方法
    2.4 本章小结
第三章 温度传感器的设计
    3.1 锁频环电路设计
    3.2 文式桥电路设计
    3.3 电流缓冲电路设计
    3.4 压控振荡电路设计
    3.5 温度传感器的仿真
        3.5.1 文式桥的仿真
        3.5.2 运放的仿真
        3.5.3 锁频环电路的仿真
    3.6 本章小结
第四章 数字补偿电路的设计
    4.1 数字调频方法介绍
    4.2 数字补偿电路设计
        4.2.1 偏差频率产生电路
        4.2.2 小数累积电路
        4.2.3 抑制/注入控制电路
        4.2.4 延时电路
    4.3 数字补偿电路的仿真
        4.3.1 数字补偿电路的仿真验证
        4.3.2 数字补偿电路的功耗分析
    4.4 本章小结
第五章 版图设计与后仿真
    5.1 版图设计
        5.1.1 版图设计规则
        5.1.2 整体电路版图
    5.2 后仿真
        5.2.1 锁频环电路后仿真
        5.2.2 温度传感器后仿真
        5.2.3 温度补偿电路后仿真
    5.3 温度补偿电路功耗分析
    5.4 指标对比与分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]最小二乘法曲线拟合的RTC补偿在智能电表中的应用[J]. 王岳平,张道振,邱于保.  自动化仪表. 2017(04)
[2]基于C8051F007的微机温度补偿晶体振荡器[J]. 路巍,路青起,周芸.  电子测量技术. 2006(05)
[3]一种新的适于集成的模拟温度补偿晶体振荡器的设计[J]. 梁珣,黄显核,樊燕红,谭峰,黎敏强.  电子器件. 2005(03)

硕士论文
[1]晶体振荡器的ADS仿真优化与设计实现[D]. 韩金瑞.电子科技大学 2012
[2]数字同步网时钟信号传递问题的研究[D]. 樊云燕.郑州大学 2007



本文编号：3628039