¿Reduciendo la imprevisibilidad a largo plazo en pares de osciladores de cristal?

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Queremos mantener dos unidades físicamente separadas sincronizadas entre sí con la menor deriva posible entre ellas. La precisión absoluta del cronometraje no es importante, solo la deriva relativa entre las dos unidades.

Uso de cristales compensados de temperatura disponibles en el mercado ( ejemplo ), es posible llegar a aproximadamente 2 ppm en períodos de tiempo superiores a los meses.

Me gustaría intentar reducir eso caracterizando y cancelando las diferencias entre los dos cristales que contribuyen a esa deriva de 2 ppm.

Solo una parte que he encontrado especifica la variabilidad de unidad a unidad en la hoja de datos, y es interesante que la variabilidad aumenta significativamente después de la exposición a temperaturas de reflujo ...

Aparentemente, la exposición a altas temperaturas aumenta la variabilidad de una parte a otra, pero ¿por qué?

¿Cuáles son las otras fuentes de raíz de la deriva entre dos cristales con compensación de temperatura? ¿Cómo pueden medirse y (con suerte) cancelarse? ¿Es posible comprar o hacer cristales en pares que minimicen estas fuentes de variación? ¿Hay algún otro tipo de oscilador de potencia ultra baja (< 10uA) con menor deriva de unidad a unidad?

Tenga en cuenta que en nuestro caso las unidades no están sujetas a ninguna aceleración, excepto la constante G hacia abajo.

Este problema parece ser algo que también surgiría en los sistemas de comunicaciones de potencia ultra baja donde desea que el receptor despierte el instante antes de que se espere una transmisión y no antes. Algo así como las ventanas RX de ahorro de energía, pero en el orden de meses y años en lugar de milisegundos.

    
pregunta bigjosh

2 respuestas

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Para la sincronicidad relativa a largo plazo, en general es mejor encontrar una manera de vincular cada sistema a una referencia de forma periódica para anular la deriva a largo plazo. Habrá una compensación en la frecuencia con la que haces esto en comparación con la potencia consumida para hacerlo y el dinero gastado en el rendimiento / complejidad del circuito para lograr una sincronización sin coordinación a largo plazo.

También se debe tener en cuenta para darse cuenta de que los componentes combinados nunca serán perfectos. Como tal, debe mirar hacia técnicas de nivel superior para calibrar y anular características no deseadas.

    
respondido por el Michael Karas
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Los resonadores de la horquilla de sintonía tienen una curva parabólica de segundo orden y la compensación se basa en los coeficientes para el desplazamiento (Tolerancia = + / - 5 ppm) y la estabilidad df / dT con la temperatura usando un termistor que tiene una relación linealizada con la temperatura, T.

La razón por la que estos son tan populares es que la parte más plana de la curva de temperatura está diseñada para 25'C cerca de la temperatura de la muñeca para los relojes.

La estabilidad general se define en términos de Q del resonador y son posibles VCXO de 1 ppm con resonadores Q ligeramente más altos, como cristales de corte AT y > 100 x más altos, cristales de corte SC y cuando se hornea a 1 ° 11 o 10 ppb (no ppm) estable sobre la temperatura.

AT at std cut crystals > 1MHz tiene una curva T de 3er orden y se puede personalizar para que se reduzca el rango máximo-mínimo en cualquier temperatura, pero generalmente se realiza para -40 ~ + 70'C o 0 ~ 45'C, etc. como el ángulo de corte afecta cada coeficiente medido con precisión en minutos ['] no grados. Estas curvas XTAL han existido durante > 50 años y las he usado para crear parámetros para predecir la curva completa a partir del cambio en el rango de pendiente lineal, p. Ej. 40 ~ 70'C para hacer TCXO de 1 ppm con varicaps calibrados en radio de 1 GHz controlada por uC con espectro estrecho.

La coincidencia es improbable a menos que todo se procese en el mismo lote.

La clave para la comunicación de campo cercano es tener un PLL que reduzca el ruido del sistema al ancho de banda de la señal, que probablemente sea mucho mayor que 2 ppm, pero desea poder rastrear el error bloqueando el host recibido antes de transmitir y mantener esa corrección durante la transmisión. Por lo tanto, su error ahora se reduce al error del PLL que puede ser 0 y solo ahora limitado por el ruido de fase, que se multiplica con la división de frecuencia del PLL, por lo que el ruido de fase debe ser resuelto y medido.

Puedes evitar el reflujo e intentar soldar con la mano y tratar de ver si hay mejoras.

Desafortunadamente, AT cortó la necesidad de TCXO > = 2mA a diferencia de los resonadores Tuning Fork (xx uA) para obtener 1 ppm, por lo que el costo de energía es mucho mayor con la lógica asociada mA.

Creo que si tu requerimiento es micro-potencia y 1 ppm no se puede lograr sin la corrección de RX ppm, por lo que se cierra el ciclo.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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