非線性時鐘溫度漂移的二階修正算法

張 軍

(天津市計量監督檢測科學研究院，天津 300192)

0 引言

時間同步是網絡測控的基本問題[1-2]，受到廣泛關注和研究[3-7]。由于各節點時鐘的漂移，測控系統必須周期性對鐘。而在對鐘間期，系統通常運行時間漂移修正算法，以盡可能修正時鐘漂移，延長對鐘間隔，從而減小節點開銷。尤其對于資源受限節點(如傳感器網絡節點)，高效的時鐘漂移修正算法有助于延長節點壽命。

線性時鐘漂移修正實現簡單，因而被廣泛使用。但該算法用于修正非線性時鐘漂移效果并不理想。本文首先通過實驗數據說明了典型時鐘芯片的時間漂移具有非線性特性，之后提出一種二階時鐘漂移修正算法。實驗表明該算法能夠有效修正非線性時鐘漂移。

1 問題導出

時鐘通常由晶體振蕩器及外圍電路構成。限于成本，電子產品的時鐘通常由時鐘芯片實現。對ADE7569芯片內部時鐘進行連續約19天測試，按照溫度和施加電壓的不同分為4個測試階段，測試結果見表1。

表1ADE7569內部時鐘的漂移

續表

在表1中，將GPS時間視為標準時間，據此計算芯片時間的誤差。圖1為芯片1、2、3的平均累計漂移曲線。

由圖1和表1表明，ADE7569芯片在55℃下具有非線性累計漂移，漂移率為負；25℃下具有非線性漂移，漂移率隨時間增加；-20℃下具有線性累計漂移率，漂移率近似為正常數。

圖1 ADE7569內部時鐘的累計漂移

由于時鐘漂移導致計時誤差的積累，因此，為維持時鐘誤差處于可接受范圍，必須周期性對鐘。提供參考時間的時鐘為主時鐘，需要對鐘的時鐘為從時鐘。……