高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘的溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì).pdf

1、高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘(Real-Ttme Clock，RTC)在物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)傳感器、智能儀表等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。RTC使用32.768kHz的晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振）作為頻率源。在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍內(nèi)(-40-85℃)，32.768kHz晶體的諧振頻率存在±100-±200ppm的偏移。針對(duì)這一問(wèn)題，本文研究設(shè)計(jì)了一種溫度補(bǔ)償電路。
　　本文設(shè)計(jì)的溫度補(bǔ)償電路包括溫度傳感器和數(shù)字補(bǔ)償電路兩部分。溫度傳感器使用溫度系數(shù)大的N阱電阻作為感溫元件

2、，通過(guò)RC振蕩器把模擬量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，再用計(jì)數(shù)器把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。為了提高溫度傳感器的精度，使用低溫漂的線(xiàn)性穩(wěn)壓器給RC振蕩器供電，另外，RC振蕩器中采用高增益的自偏置運(yùn)放，以降低失調(diào)電壓的影響。數(shù)字補(bǔ)償電路根據(jù)溫度傳感器的輸出計(jì)算晶振的頻率偏移并進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)頻率的方式有絕對(duì)偏差補(bǔ)償和相對(duì)偏差補(bǔ)償，本文在補(bǔ)償精度、分辨率、抖動(dòng)等方面對(duì)這兩種方式進(jìn)行了對(duì)比。絕對(duì)偏差補(bǔ)償精度、分辨率比較高，但存在抖動(dòng)大的問(wèn)題。針對(duì)絕對(duì)偏差補(bǔ)償?shù)姆?/p>

3、式，本設(shè)計(jì)使用溫度傳感器中的高頻率RC振蕩器對(duì)秒計(jì)時(shí)信號(hào)實(shí)現(xiàn)高精度、低抖動(dòng)的補(bǔ)償。由于數(shù)字補(bǔ)償電路工作主頻低，導(dǎo)致漏電功耗比重大，本文使用高閾值電壓的MOS管定制了數(shù)字補(bǔ)償電路中用到的DFF、INV、NOR2、NAND2等單元，有效降低了漏電功耗。
　　本文在GF180nm工藝下完成了溫度補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)與仿真，電路總面積為0.28mm2。仿真結(jié)果表明，溫度傳感器的工作電壓范圍為1.5-3.6V，工作電流為19μA(1.8V)，1m