高精度實時時鐘的溫度補償電路設(shè)計.pdf

1、高精度實時時鐘(Real-Ttme Clock，RTC)在物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器、智能儀表等領(lǐng)域有著重要應用。RTC使用32.768kHz的晶體振蕩器（簡稱晶振）作為頻率源。在工業(yè)標準溫度范圍內(nèi)(-40-85℃)，32.768kHz晶體的諧振頻率存在±100-±200ppm的偏移。針對這一問題，本文研究設(shè)計了一種溫度補償電路。
　　本文設(shè)計的溫度補償電路包括溫度傳感器和數(shù)字補償電路兩部分。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RC振蕩器把模擬量轉(zhuǎn)換成頻率信號，再用計數(shù)器把頻率信號轉(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放，以降低失調(diào)電壓的影響。數(shù)字補償電路根據(jù)溫度傳感器的輸出計算晶振的頻率偏移并進行校準。校準頻率的方式有絕對偏差補償和相對偏差補償，本文在補償精度、分辨率、抖動等方面對這兩種方式進行了對比。絕對偏差補償精度、分辨率比較高，但存在抖動大的問題。針對絕對偏差補償?shù)姆?/p>

3、式，本設(shè)計使用溫度傳感器中的高頻率RC振蕩器對秒計時信號實現(xiàn)高精度、低抖動的補償。由于數(shù)字補償電路工作主頻低，導致漏電功耗比重大，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償電路的設(shè)計與仿真，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