[参考译文] MSP430FR5969-SP：MODOSC 频率温度系数

查尔斯：

我认为0.08%到0.19%是一个很大的差异。 您能为我们提供两个不同的测试图吗？

这里是我们针对温度采用的两个单元的数据。  不过,有一个警告,我如何得出这些数字。  由于我不是固件爱好者、并且在我们的器件上实际上没有发生时钟信号、因此我 必须制定一个权变措施解决方案来获得这一点。  我们所做的是 获取两个版本的固件、并将每个版本编程到两个测试单元上、然后测试温度会发生变化。  固件的唯一区别在于我们用于生成运行状况信号周期性状态的计数数量。  在每个温度下、我们使用示波器对该信号的周期进行平均测量、并从测量值中备份每个温度下的时钟频率。

我认为这已经通过室温时钟频率在额定4.8MHz 时基本上死区得到了很好的验证、但是随温度变化的漂移明显比灰色线中的预期值差(以-55 C 为基础温度时的额定0.08%/°C 为基础)。

查尔斯：

这是我的看法。

• 您用于推导图表的方法对我来说并不清楚、因此我对您的数字的信心很低。 请不要个人理解、因为用论坛来解释技术问题不容易。 您的数字可能很好、但我没有信心。

为了测量 MODOSC 频率、我们必须将其信号通过其中一条时钟总线、然后输出到终端引脚。 例如、 启用子系统主时钟(SMCLK)、然后配置其多路复用器、以使用 MODOSC 信号作为 SMCLK 总线的输入(见用户指南第95页的原理图)。 然后配置端口 J (PJ.0)的通道0以向端子引脚12提供 SMCLK 信号(请参阅数据表第8页的表)、然后将示波器探头连接到端子12以进行测量。

• 数据表未明确指出 MODOSC 频率在哪个温度下为4.8MHz、因此我们假设温度为25 °C 它应该明确地告诉我们哪些温度是典型频率、因此我们有一个严格的基准。
• 我对"MODOSC 频率温漂"的计算脚注所示的公式并不熟悉。 该计算的结果是无单位的，但规格以[%]/[°C]为单位，这是一个矛盾。 也许有人可以向我们解释一下。
• 我预计漂移公式为线性或抛物线、但规格并没有告诉我们。
• 我检查了其他两个 MSP430的 MOSDOC 漂移规格、 0.08%/°C 看起来与这些其他 MCU 一致。
• 最后、两张图中显示的漂移 似乎在3.75MHz 至5.5MHz 的"MODOSC 频率"范围内、但在大约-27 °C 时、漂移降低了约7.5%、且远远超过了漂移规格0.08%/°C 这是一个矛盾。

我会重新测试、以便在整个温度范围内获得一组高质量的频率测量值、而且新的数据集可以让我们更好地了解下一步应该做什么。

是的、尝试解释并同时还试图阻止帖子过长是很尴尬的。  由于我们在计时器关闭 MODOSC (嗯、LFMODCLK 源自 MODOSC)的情况下生成周期性脉冲、因此我们 能够查看脉冲周期与计时器寄存器中编程的计数数量之间的关系、以解决基本时钟频率的问题。 但是、是的、您认为最好将时钟引出至 GPIO 引脚。   评论 您的其他要点：

• 我的意思是、我不认为  基准频率为25°C 的假设是不合理的。  显然是的、如果没有明确说明、我们不应假设、但考虑到我得到的计时器计数信号周期的斜率在25°C 时几乎正好对应于4.8MHz、这是 一个 自然的巧合。
• 我仔细检查了一下这个公式、它并不是一个统一的公式。  分子为 Hz、分母为 Hz*度 C
• 如果漂移高度非线性、我想我可能位于较高斜率的局部区域、这可以解释清楚。  一旦我可以直接读取时钟、这将易于测试(尽管 MSP 已集成到模块中、并且我在工作温度范围内受到限制、因此我无法获得完全-55至105)。
• 嗯、至少它们是一致的。
• 这一点很好。  即使考虑到整个-55至105 C 温度范围、指定的范围也远远超出了此规格。

我继续想强调的一点是、在我们的应用中、 我们的器件花费了相当多的时间在 LPM3中运行计时器。  功率 模式是否有任何原因会影响漂移？  他们在数据表中什么都没有提到、但实际上、就像您说的、他们甚至不说4.8MHz 测量的温度是多少。

查尔斯：

在进一步思考脚注中的公式之后、我认为您是正确的、因此我将 详细说明。

测试工程师实际在  –55°C 至105°C 的温度范围内采集频率测量值 因此、 MAX (–55°C 至105°C)是 在此范围内测量的最大频率、而 MIN (–55°C 至105°C)是在该范围内测量的最小频率。

我想公式是最大频率和最小频率之间的百分比差异、然后除以温度范围、如您所说。

[(MHZmax - MHZmin )/ MHZmin  ]/TempRange

=(%Δ、单位为 MHz)/温度范围

=%/ °C

"使用箱形方法"这句话我不熟悉、因此我被扔掉了一段时间。

嗯、这个术语对我来说也是新术语。  我想 他们之所以这样称呼它、是因为他们有点像制作边界框。

查尔斯：

我认为、要进一步理解这一奇怪的特征、您走对了。 如果您决定创建一个夹具来在执行其它测试时保持示波器探头、我想查看它！

如果您说 "器件 在计时器以 LPM3模式运行时花费的时间相当长"、那么耗费大量时间是什么意思？

这被低估了。  它几乎始终位于 LPM3中、除非偶尔进行清洁。  虽然我能够通过映射 ACLK 获得过热数据、我们将其作为 LFMODCLK 的2分频(即 MODOSC 除以256)。

根据~25 C 的值、橙色线为0.08%/°C (嗯、根据热电偶、实际上更像29°C)。  蓝线与我之前看到的情况很好地线在一起。

干得不错。 对于 蓝线的整个范围、漂移计算结果为0.14%/°C 这是.14和已发布的.08规范之间75%的差异。 您的测量结果显示频率和温度之间存在线性关系、根据我的经验、RC 电路可能驱动 MODOSC。 在低端、该图显示比规格降低了3.833%、而在高端、该图显示比规格增加了1.6%。

如果把那个图表画成满量程、我认为我们没有看到什么不同。

不过、它仍然不在已发布的漂移规格范围内、但仍在已发布的频率范围规格范围内。 我假设您检查了您的工作和计算结果是否有错误、但没有找到任何错误。 并且您已经执行了至少两项测试。

所以,我们有证据是

1. 测试图 在整个温度范围内显示0.14%/°C 的漂移、但它未处于 已发布的 0.08%/°C 漂移规格范围内、和
2. 您的测试图显示 整个温度范围内的频率范围为4、426、240至4、958、720Hz、它完全在已发布的范围规格3、750,000 Hz 至5、500,000 Hz 内。

仅仅是通过这么少量的证据、就表明发布的 0.08%/°C 的 MODOSC 漂移规格可能是错误的。

德州仪器的相关人员会不会就此提供一些说明？

至于另一个问题、"器件花费了相当多的时间 让计时器在 LPM3下运行"、专门针对该问题启动另一篇文章。 但请详细说明这个问题、因为我仍然不能完全理解。

查尔斯：

关于功率模式对 MODOSC 漂移有任何影响、我必须进一步研究这一点。

好的。 您可能知道自己在做什么。

在工作模式下运行对温度系数没有影响。

嗨、大家好！

这里的工作和讨论都很棒，但我想进去，澄清一些事情。  首先、"典型"规格和"Max/Min"规格之间有很大的差异。  最大值/最小值规格是我们保证不会违反的极为严格的边界条件、既可通过设计保证、也可作为制造过程的一部分进行测试和拒绝。  这些规格包括真正的器件规格、以及所有的测试时间/过程、以确保我们始终符合这些规格。   

典型规格并不相同、它们实际上只是用于帮助提供一般器件的平均性能感应。  并非每个器件都将与典型规格相匹配、但所有器件都将保持在定义的最小值/最大值规格范围内。   因此、在这种情况下、该器件与典型值略有偏差 、但完全处于最小值/最大值范围内、因此该器件处于"规格范围内"。

接下来、我个人认为频率输出会随着温度的升高而上升、但精度与预期的精度在整个温度范围内会略微呈抛物线。  因此、我认为这可能有助于改善该典型漂移值在整个温度范围内的情况、与从室温到一个极端温度的情况相比。   IE:如果室温恰好在这个抛物线曲线的峰值,我们从那里开始,那么漂移在两个方向上可能会更高,其中作为方程,只是取总方差除以整个温度范围。  

希望这有道理、并有助于解决您的问题。   

谢谢。

JD.

已故的 Bob Pease 写了一篇关于如何确定数据表典型值的文章。 以前是数据表的写作人员、他在回家之前遇到了一些问题。

典型值与最大值和最小值的关系很有意义、但振荡器处于4.79或以其他值代替恰好为4.8MHz 绝不是问题。  我的 问题的关键在于温度系数、关于你注意到的这一点、我不是很清楚这条轨迹与我实际看到的情况是怎样的。

数据表将温度系数定义为(如您所说)总扩展除以频率范围、(重要的)使用最小频率作为参考频率来提供可能的最高系数、即 Tempco =(fmax - fMin)/(fMin * deltaT)。

将其应用于我的实际数据(蓝线)时、振荡器在温度范围内的频率 看起来具有很好的线性、至少在观测范围内(相对于线性拟合的 R^2为0.9996)。  因此、假设它以低至-55 (最低工作温度)的方式持续工作、 通过应用上面的公式、我得到了该器件上0.16%/°C 的温度系数(作为比较点、我还根据数据表中的公式和25°C 时该器件上的测量值包含了线性漂移的0.08%/°C 预期值)：

如果我非常慷慨、并假定振荡器频率在这个温度范围之外保持完全平坦、在整个-55至105 C 范围内我得到0.075%/°C。  我想这是可能的、但似乎不太可能、因为在测量范围内确实没有明显的曲率来表明这种行为。

是否有来自 MSP430的台式数据显示工作温度范围内的频率与我的结果进行比较？  我看到的是什么也是典型的吗？