溫補晶振即溫度補償晶體振蕩器（TCXO）,是通過附加的溫度補償電路使由周圍溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。在小型化與片式化方面，面臨不少困難，其中主要的有兩點：
        一是小型化會使石英晶體振子的頻率可變幅度變小，溫度補償更加困難；二是片式封裝后在其接作業(yè)中，由于焊接溫度遠高于溫補晶振的最大允許溫度，會使晶體振子的頻率發(fā)生變化，若不采限局部散熱降溫措施，難以將溫補晶振的頻率變化量控制在±0.5×10－6以下。但是，溫補晶振的技術(shù)水平的提高并沒進入到極限，創(chuàng)新的內(nèi)容和潛力仍較大。
        溫度補償 
        為了實現(xiàn)寬溫范圍內(nèi)的精確計時，某種形式的溫度補償是必須的。溫度補償需要定期檢測溫度， 然后根據(jù)溫度調(diào)整晶體的負載，或者是調(diào)整時鐘源。  
        溫度補償可以用兩種方法之一實現(xiàn)。第一種方法是研究一種溫度補償算法，利用溫度傳感器，由計時器件完成模擬或數(shù)字的時鐘補償。這種方法通常需要較大的開發(fā)和校準(zhǔn)投入。另一種方法是使用現(xiàn)成的溫補晶振(TCXO)作為RTC的時鐘源。 
        校準(zhǔn)寄存器 
        某些RTC，提供了一個數(shù)字校準(zhǔn)寄存器，可以定時調(diào)整時間。這種方法并不改變石英晶振的任何特性，但可以上下調(diào)整32.768kHz拋物線，在指定溫度使精度達到0.0ppm。這是通過在振蕩器分頻鏈上加、減時鐘脈沖實現(xiàn)的。需要減去的時鐘脈沖(負校準(zhǔn)減時鐘)，或需要插入的時鐘(正校準(zhǔn)加時鐘)由寄存器的數(shù)值設(shè)置。加時鐘脈沖，時間加快；減時鐘脈沖，時間減慢。下圖給出的典型曲線表明拋物線上移至精度接近0.0ppm的位置，溫度監(jiān)測點為+55°C。     帶有校準(zhǔn)寄存器的RTC配合溫度傳感器，能夠在指定溫度達到-2.034ppm到+4.068ppm的計時精度。在高溫和低溫端點，調(diào)整范圍為-126ppm至+63ppm，無法將曲線校準(zhǔn)到接近0.0ppm。需要處理器周期性地測量溫度，對校準(zhǔn)寄存器以及其它RTC寄存器進行調(diào)節(jié)。  
  這種方法的主要難點在于需要工廠校準(zhǔn)。因為每個石英晶體的特征不同，因此需要對每個RTC提供一個指定溫度范圍內(nèi)的校準(zhǔn)表，從而花費較大的人力和較長時間。通常采用非易失寄存器保存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，也大大增加了器件成本。另外，校準(zhǔn)過程并未補償晶體的老化，可能存在±3ppm的變化。盡管校準(zhǔn)寄存器不能自動地隨著溫度的變化進行調(diào)整，但它仍然提高了計時精度。
溫補晶振 
  另一種有效提高計時精度的方法是使用具有溫度補償?shù)?a href="http://www.element79mechanical.com/Golledgecrystal/CM9V.html" target="_blank" title="32.768K系列晶振">32.768K系列晶振，如DS32kHz，作為獨立的RTC時鐘源。這種器件經(jīng)過工廠校準(zhǔn)，在擴展工業(yè)級溫度范圍內(nèi)(-40°C至+85°C)能夠提供±7.5ppm的精度。TCXO的作用是將晶體拋物線變得平坦。如圖         TCXO晶振的內(nèi)置溫度傳感器可以定時檢測器件溫度，用得到的溫度值在查找表內(nèi)查詢，查找到的參數(shù)用來計算并產(chǎn)生內(nèi)部32.768kHz晶體的負載電容，以達到0.0ppm的精度。查找表置于芯片內(nèi)，不需要額外的輸入。  
        晶體在生產(chǎn)過程中優(yōu)化于特定的負載電容，數(shù)據(jù)資料中提供了相應(yīng)的規(guī)格。如果實際負載電容不符合規(guī)格要求，將相對于標(biāo)稱頻率產(chǎn)生偏差。這也正是TCXO提高精度的途徑。如果知道特定晶體在每個溫度點的頻偏，TCXO可以通過調(diào)整負載電容來調(diào)整頻偏。  
       使用現(xiàn)成的TCXO不需要研究算法，也不需要工廠校準(zhǔn)。缺點是增加了成本，這種多芯方案也增大了PCB面積。  
       最精確的方案—集成RTC/TCXO/晶體 
       理想的精確計時器件是集成了RTC、TCXO和石英晶體的單芯片方案。DS3231S、 DS3232和即將公布的DS3234既是這樣的器件。這些器件具有無與倫比的精度：0°C到+40°C范圍內(nèi)精度為±2.0ppm，相當(dāng)于每年±1.0分鐘；-40°C到0°C和+40°C到+85°C范圍內(nèi)為±3.5ppm，相當(dāng)于每年±1.8分鐘。最差情況下所能提供的精度如圖所示。如上所述，集成TCXO使晶體原有的拋物線特性曲線變成較為平坦的曲線         與上述TCXO方案相同，完全集成的器件經(jīng)過工廠校準(zhǔn)，不需要用戶校準(zhǔn)，也不需要額外的開發(fā)投入。它將同樣的功能集成在更小的面積上，同時也降低了系統(tǒng)成本。 
        與獨立TCXO不同的是，其內(nèi)部寄存器可以通過串行接口訪問。芯片內(nèi)部的器件老化寄存器可以提供進一步的負載電容和溫度補償，補償晶體老化造成的精度損失。
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