高精度智能温补时钟
信息与通信工程学院
High precision temperature compensation clock
振荡器是现代数字电子、通信系统的重要组成部分,数字系统离不开时钟信号驱动。晶振即晶体振荡器自身产生时钟信号,为各种微处理芯片作时钟参考,晶振相当于这些微处理芯片的心脏,缺少晶振,这些微处理芯片将无法工作。晶振的应用十分广泛,主要运用于单片机、DSP、ARM、PowerPC、CPLD/FPGA等CPU,以及PCI接口电路、CAN接口电路等通讯接口电路。其他方面也有不少应用,如时钟脉冲用石英晶体谐振器,与其它元件配合产生标准脉冲信号,广泛用于数字电路中;CTVVTR用石英晶体谐振器;钟表用石英晶体振荡器等等。频率源作为电子系统设备中的主要信号来源,其输出频率的稳定性对各种仪器的工作性能有着至关重要的作用。晶体振荡器作为一种应用广泛的频率源,在各种电子仪器设备中(如手机、电脑等)都得到了大量的应用,其性能的优劣对国防、科学技术、工业生产和人民生活等多个方面的提升具有重大的影响。精密晶体振荡器的改进及其性能的提升一直都是国内外研究的热点,它在许多系统结构中对设备的性能起着决定性的作用。目前,随着人们对电子设备和仪器性能需求的提高,高精度、高稳定度、高准确度的频率信号已成为当下研究的热点。
在近几十年的人类发展史中,我们收集、存储、传输、处理数据的能力取得了飞速的提升,人类社会的各个角落都积累了大量数据,亟需能有效地对数据进行分析利用的计算机算法,而机器学习恰顺应了大时代的这个迫切需求,因此运用机器学习相关知识,从人工智能算法层面,对晶振的温度-频率稳定度相关数据进行分析处理研究,以期望能获得低功耗、小尺寸、低价格的晶体振荡器时钟体系,并希望该项目成品不仅能在温度上保持稳定,还能在长时间使用后,仍能通过所提出的算法抵消因晶体振荡器老化等因素所带来的误差,从而满足在多种环境不同温度下稳定保持频率的需求,同时以软件的方式进行补偿更有利于后续的维护和升级。该振荡器的输出频率作为频率测量中的标称频率,提前获得晶体振荡器的输出频率在不同温度下的频差,在软件的数据处理过程中,将这一频差进行修正,即不断的以数据补偿的方式修改测量过程中的频率标称值,始终保证以其准确的频率为基础进行运算和处理,从而达到频率测量中温度补偿的目的。相比传统的温度补偿晶体振荡器,这种结构的温度补偿晶体振荡器结构简单,且成本较低。不仅大大简化了整个系统,而且能够获得更为准确的测量结果。在频率测量、航空、飞行器等测量设备上可以得到广泛的应用。