晶振PPM誤差分析與計算方法
作者：
揚興科技
日期：2024-10-29
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· 晶振精度指標：PPM
晶振精度通常用 PPM（Parts Per Million，百萬分之一）來衡量，這一單位描述了晶體振蕩器的頻率穩定性或偏差程度。PPM 表示實際輸出頻率與標稱頻率之間的相對誤差，是衡量晶振頻率精度的重要參數。
· 如何計算晶振的頻率差
頻率差反映了晶振的實際頻率與標稱頻率之間的差異。通過公式計算頻率差的PPM值如下：：
PPM=（實際頻率?標稱頻率）/標稱頻率 X 106
釋義：
- 實際頻率：通過頻率計或其他適當的儀器測量得到的晶振的實際工作頻率。
- 標稱頻率：晶振制造商在晶振規格書中規定的標準或標稱頻率。
示例：
例如，標稱頻率為 32.768 kHz 的晶振，如果實際測得的頻率為 32.7685 kHz，那么PPM的計算如下：
PPM=（32768.5Hz?32768Hz）/32768Hz*106≈15.26
· 頻差類型：常溫頻差V.S.溫度頻差
(曲線圖)
晶振的頻率穩定性在不同溫度條件下會有所變化，針對晶振而言，其頻率精度一般包括常溫頻差和溫度頻差兩個重要指標:
1、常溫頻差(Frequency Tolerance)：在YXC規格書里也稱作頻率偏差（見下圖），是與常溫（25°C）下標稱頻率之間的偏差，通常以百萬分率（PPM）表示。
2、溫度頻差(Frequency Versus Temperature Characteristics)：在YXC規格書里也稱作頻率-溫度特性（見下圖），指在設定的工作溫度范圍內，實際頻率相對標稱頻率的最大偏差值，同樣以百萬分率（PPM）表示。
· RTC晶振32.768KHz頻率精度PPM值及時間偏差計算
對于 32.768kHz 的 RTC 時鐘晶振，可以通過其頻率精度（PPM）推導出每日的時間誤差范圍。具體步驟如下：
舉例：若晶振32.768KHz精度為±10PPM，一天時間誤差計算公式如下：
10(PPM)×24(1天=24小時)×60（1小時=60分鐘）×60（1分鐘=60秒）=864000*1/1000000=0.864秒
即：該RTC晶振每天的時間誤差不超過0.864秒，即：若為+10PPM，每天最多快0.864秒，若為-10PPM，每天最多慢0.864秒。
（32.768KHz晶體諧振器典型應用電路）
· RTC 時鐘晶振 32.768kHz 每日時間誤差參照表：
a.）±10PPM：實際頻率范圍為32768.32768Hz~32767.67232Hz，每天時間誤差為0.864×1=0.864秒，月誤差25.92秒，一年時間總偏差為5.184分鐘。
b.）±20PPM：實際頻率范圍為32768.65536Hz~32767.34464Hz，每天時間誤差為0.864×2=1.728秒，月誤差51.84秒，一年時間總偏差為10.368分鐘。
c.）±30PPM：實際頻率范圍為32768.98304Hz~32767.01696Hz，每天時間誤差為0.864×3=2.592秒，月誤差77.76秒，一年時間總偏差為15.552分鐘。
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