PIC24 RTCCの32.768kHzクリスタルをどのように校正しますか

PIC24 RTCCクリスタルキャリブレーションの最適な方法を見つけようとしています。彼らのアプリケーションノートには、ルックアップテーブルを使用する方法とリファレンスシステムクロックを使用する方法の2つが記載されています。

彼らによれば、リファレンスシステムクロック方式が最適ですが、16.777MHzなどのRTCC水晶発振器の倍数であるシステム発振器を推奨しています。

PIC24に対してこのRTCCクリスタルキャリブレーションプロセスを実際に試した人はいますか？私はいくつかの実用的なガイドラインをいただければ幸いです。PIC24FJ128GA006を使用しています。

トニーが示唆するように、主電源周波数に対して校正することは悪い考えです。長時間の精度は良いかもしれませんが、短時間の精度は良くありません。

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Tonyは私の参考文献を否定していますが、それは問題ありません。これを確認する他の情報源があります。（彼は私の参照を使用して、10 mHz / 50 Hz = 0.1 ppm（sic）の絶対精度を示すことに注意してください。彼は10夢中になっているため、1000 の因数を確認できません。エラー。）たぶん彼はENTSOEの権限を受け入れます。それは「電気のための送電システムオペレーターのヨーロッパのネットワーク」です。彼らは知っておくべきです。このドキュメントから： $^{-10}$

プライマリコントロールのアクティブ化。PRIMARY CONTROLのアクティブ化は、公称周波数への周波数偏差が 20 mHz を超える前にトリガーされ ます。 $\pm$

参照インシデント後の最大許容準定常状態周波数偏差。公称周波数から180 mHz離れたの準定常状態の 周波数偏差は、最初に妨害されていない動作の期間後に参照インシデントが発生した後、UCTE同期領域の最大値として許可されます。負荷の自己調整の影響がないと仮定すると、最大許容準定常状態偏差は 200 mHzになります。 $\pm$$\pm$

このサイトでは、偏差をリアルタイムで確認できます。

200 mHzのインシデントを無視しても、20 mHzの偏差は依然として存在します。私たちは約400 ppmについて話していますが、これは未校正の水晶振動子の誤差よりも1桁以上大きい数値です。参照インシデントを考慮に入れて4000 ppmまたは2桁。したがって、結論は変わりません。ライン周波数の短期的な精度は、水晶振動子を校正するのに十分なものではありません。
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このグラフは、50Hzの幹線周波数が49.9Hzと50.1Hzの間で連続的に変動することを示しています。これは0.2％の誤差、つまり2000ppmです。未調整の時計用クリスタルは20ppmの精度です。（横軸は日数です。）

このデバイスは役立つかもしれません：

これは、1.5 10精度で10MHzの方形波を出力するチップスケール原子時計で、TCXO（温度制御水晶発振器）よりも数桁正確です。水晶を32 768サイクルでCSACから10 000 000パルス得るように発振器を調整します。 − $\times$$^{-10}$

私にはお買い得のように聞こえますが、1500ドルだけです。（あなた自身の過ち、あなたは予算に言及すべきだった:-)）

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安いですか？OK、このOCXO（オーブン制御水晶発振器）の周波数安定性は5ppb（0.005ppm）で、経年劣化は0.1ppm未満です。約150ドル。32.768kHz（500x）の倍数である16.384MHzで利用できます。質問でこれについて言及しましたが、理由は特にありません。

一部のGPSレシーバーには1 PPS（パルス/秒）出力があり、これも高精度である必要があります。1 ppmの精度を得るには、独自の32.768 kHzクロックのサイクルを少なくとも30秒間カウントする必要があります。理想的には、1秒で32 768カウント 1カウントになりますが、これは30 ppmの分解能にすぎません。$\pm$

大量生産プロセス中にRTCを調整しなければならない設計がいくつかありました。私の経験は、ある種の超高精度リファレンスと同期または比較しようとすることでうまくいきませんでした。結果の品質のためではなく、キャリブレーションプロセスでのユニットあたりのコストと労力のためです。

私が最も効果的に機能しているのは、高精度の短いウィンドウではなく、中程度の精度の長いウィンドウです。これは、コストや開発をほとんど必要とせずに実行できます。パワードRTC回路をボックスに10日間置いたままにしておく必要があるのは、タイムサーバーに1秒の精度で接続されたコンピューターで、1 ppmを達成するだけです。これは、典型的な32.768kHzクリスタルの1年の経年変化エラー（これは、公称誤差と温度補償を調整する場合の最悪の問題です。あなたが趣味の量と生産量のどちらを話しているのかはわかりませんが、このソリューションはどちらの方法でも非常にうまく機能します。

ボードのバッチ全体のクロックを（プログラムで、または必要に応じて手動で）正確に1秒以上に設定するだけでした。次に、そのバッチをしばらくの間放置し、それらが（それぞれ）どれだけずれたかを確認します。10日間の1秒は約1 ppmです。RTCによってドリフトされた実際のppmを測定し、データシート情報を使用してスケーリングすると、完了です。

また、さまざまな温度を経験する場合は、温度補償（アプリケーションで許可されている場合）が重要であることも述べておきます。温度エラーにより、キャリブレーション環境の温度が10度以上の場合、キャリブレーションの精度が損なわれる可能性があります。

お役に立てば幸いです。

このユーザーは、測定に時間がかかる頻度カウント方法を使用しました。したがって、彼の短期的な位相ノイズは、カウンターのノイズフロアであり、信号対ノイズ比であることに注意してください。推奨される方法は、OCXO基準クロックにロックされた100MHz PLLクロックを使用してNクロックサイクルの間隔を測定し、平均して反転して1秒または100秒の周波数を表示するTCXOロック時間間隔カウンター（現在はHPまたはAgilent）を使用することです。小数点以下10桁。ノイズの平均化により、ルートNサンプルの標準偏差が減少します。

ここでは、1e6に向かって平均が見られ、電力線の安定性は5e6秒後に10 ^ 6で1e-6または1に向かって投影されています。これは、適切なHP時間間隔カウンターを使用して1e2秒で実行できます。

StevenHの安定性への言及は恐ろしいものであり、著者はすべての短期誤差が測定誤差によるものであることを認めています。

それにもかかわらず、50 / 60Hzグリッドが非常に安定しているフェーズと周波数の負荷サイクルの毎日の過渡を禁止します。精度の高いTIカウントを使用してグリッチをフィルタリングするのではなく、グリッチで平均化した結果の測定誤差のみが結果を改善します。クライアントの過負荷は、近隣の電力会社に電力を販売する際にフェーズが同期していない場合にも結果を混乱させる可能性があります。

公益事業者は、明らかな不安定さを回避するために、全国および世界中のクライアントと可能な限り同期を保つ必要があります。過去10年間、EMP、太陽嵐、グリッドロックへの過剰反応を防ぐために、制御システムの安定性が大幅に改善されています。信号がこのプロットよりも安定していたとき、私の観測は70年代後半に限定されました。大陸全体での電力共有の明らかなPLLフェーズロック制約を回避するHVDCグリッドへの移行により、多くのことが起こりました。しかし、現在の共有モードでのギガワットPLLのグリッド共有の性質に比べて、顧客にとって許容範囲はゆるいです。（私はもっと理論を得ることができますが、それはあまりにも技術的です）

Stevenhによって示されたノイズの多いグラフは、測定エラーが原因で短期的に過剰なノイズが発生するとコメントしています。これは、50（60）HzのアクティブなBPFで除去できます。彼らは言い続ける。

「短期間（数秒から数時間）では、周波数をできるだけ50.0000 Hzに近づけようと継続的に試みるいくつかのメカニズムが採用されています。 、しかしそれは位相（すなわち、クロックエラー）を考慮しません。真の時間と本線駆動の時計が示す時間との偏差が20秒未満である限り、午前8時に観測され、それ以上の対策は取られません。その偏差が20秒を超えると、修正がスケジュールされます。翌日（午前0時から午前0時）に、ゾーン全体の周波数レギュレーターが通常の50.0000 Hzよりも10 mHz高くまたは低く設定されます。理想的には、これにより17.28秒の修正が行われます。上記は通常、偏差を約30秒以内に維持する必要があります。偏差が60秒を超えた場合にのみ、10 mHzより大きな補正が許可されます。」

10mHz / 50Hz = 0.2 PPMで、32KHzクロックから期待できるよりも安定性が高いため、クロックの校正に簡単に使用できることが証明されています。

もっと参照 http://www.stabilitypact.org/wt2/040607-ucte.pdf 大陸全体で周波数の安定性を確保するためのヨーロッパ協定。 送電の調整のための連合：プレフィージビリティスタディ

http://www.ucteipsups.org/Pdf/Download/englisch/UCTE-IPSUPS_SoIaC_glossy_print.pdf概要調査

これらすべては、位相と周波数が安定していない場合、大規模な電力グリッチと電力共有の不安定性を引き起こすと私が最初から言ったことをサポートしています。これは、中央カナダのウィニペグMBが70年代の初めから実施したもので、カナダからの主要な輸出である水力発電で10テラワット（10TW）以上の電力源を米国の中央タイムゾーンに 供給していました。