眾多消費(fèi)熱應(yīng)用商業(yè)者都依賴于TCXO晶振

微控制器集成溫度補(bǔ)償晶振可提供經(jīng)濟(jì)高效的單芯片解決方案,以獲得溫度數(shù)據(jù),溫度傳感器傳統(tǒng)上可作為分立元件使用,具有嚴(yán)格的公差以減少集成溫度傳感器帶來的測試時間和復(fù)雜性問題,通過溫補(bǔ)晶振的通信頻率信號接口發(fā)送命令和獲取信息,形成了這種類型的活躍溫度傳感器,更高的精度被交易以增加數(shù)據(jù)格式成本和額外的電路板面積.

消費(fèi)者和商業(yè)熱應(yīng)用都依賴于溫度補(bǔ)償晶振,更簡單的應(yīng)用,如電子溫度計監(jiān)測室內(nèi)溫度或溫度監(jiān)測器內(nèi)部車輛,僅報告環(huán)境溫度,更復(fù)雜的應(yīng)用可能會使用溫度數(shù)據(jù)控制循環(huán),根據(jù)數(shù)據(jù)采取行動,例如,HVAC系統(tǒng)控制加熱和空調(diào)單位達(dá)到理想的室內(nèi)溫度,電池系統(tǒng)控制電池充電電流防止電池過度充電,光學(xué)收發(fā)器控制激光輸出,和計算機(jī)內(nèi)存模塊采用熱管理技術(shù),這些只是眾多應(yīng)用程序中的一部分TCXO晶振精度對性能至關(guān)重要.

讓我們來看看它的準(zhǔn)確性和界面目前可用的集成式,分立式和有源溫度傳感器,可滿足工作范圍-25至+100°C,集成溫補(bǔ)晶振通過解決電路板空間和物料清單(BOM)成本限制,集成到MCU中的溫度傳感器可能與所示的架構(gòu)有相似之處在圖1中,溫度傳感器內(nèi)部連接到MCU的多個輸入之一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),溫度傳感器兩端的電壓隨溫度變化根據(jù)固件通過讀取ADC輸出連接到溫度傳感器注冊并應(yīng)用.

溫度傳感器電壓與ADC輸出值的函數(shù)關(guān)系Silicon Laboratories,Inc,Rev1.02以攝氏度為單位的石英晶振性通常不是很明顯,因為它是未在微控制器數(shù)據(jù)手冊中明確列出,相反,數(shù)據(jù)表指定溫度傳感器特性在斜率,斜率誤差,偏移和偏移誤差方面,另外,這些錯誤ADC電壓參考中的誤差會加劇源極.

例如,讓我們假設(shè)一個MCU具有10位ADC和以下特性:•溫度傳感器斜率=2.8±0.03mV /°C•溫度傳感器偏移=770±9mV•ADC參考電壓=2.4±0.05V.如果溫度傳感器,ADC和參考電壓被認(rèn)為是理想且無誤差的ADC輸出在0°C時為329,在100°C時為448,使用公式1和2.考慮到錯誤,ADC329的輸出可以對應(yīng)于大約0±9℃,并且448的ADC輸出可以對應(yīng)于約100±12°C,在不能接受±12°C量級誤差的應(yīng)用中,可以采用三種校準(zhǔn)技術(shù)用來最小化錯誤,首先,通過測量ADC電壓來解決ADC參考電壓誤差用外部電壓表參考,保存此測量值,以便軟件將來可以使用它等式2的計算.

其次,通過執(zhí)行單點(diǎn)校準(zhǔn)來解決溫度傳感器偏移誤差,放置微控制器在已知的固定溫度下進(jìn)行ADC測量,計算出的OSC晶振溫度可能與已知溫度不同,保存這個差異m以便固件可以在公式1的未來計算中相應(yīng)地調(diào)整偏移,第三,固件可以通過執(zhí)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)來解決溫度傳感器斜率誤差,首先,執(zhí)行一點(diǎn)校準(zhǔn),然后,在不同溫度下重復(fù)單點(diǎn)校準(zhǔn),這兩個數(shù)據(jù)點(diǎn)將根據(jù)公式3提供斜率,保存此斜率,以便固件可以使用它在未來的等式1的計算中.

類似于溫度傳感器的框圖集成在一個MCU(圖1),固件接口到溫度傳感器通過讀取ADC輸出寄存器,如圖2所示,溫度傳感器是現(xiàn)在是微控制器外部的分立元件,可以定位在一定距離,允許傳感器可在比MCU更寬的溫度范圍內(nèi)工作,離散溫度補(bǔ)償晶振可能需要放大才能使用ADC的滿量程,用于擴(kuò)增的任何其他組分和過濾(圖2中未顯示)將進(jìn)一步增加BOM成本,離散傳感器兩端的電壓隨溫度變化,但不保證變化與電阻溫度裝置(RTD)和熱敏電阻一樣,是線性的.

溫度傳感器具有不同的接口和不同的精度,低成本的生產(chǎn)測試時間和復(fù)雜性,代碼空間,執(zhí)行時間和,則可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確性板面積不嚴(yán)格的設(shè)計限制,理想的解決方案將提供高精度,可訪問接口并沒有集成,離散和有源晶振的缺點(diǎn),包含高精度溫度傳感器的混合信號MCU可用于提高溫度補(bǔ)償程序,產(chǎn)生更可靠,更高質(zhì)量的終端產(chǎn)品,集成溫度具有同類最佳精度的傳感器還可以通過最大限度地減少用戶需求來降低制造成本校準(zhǔn).