基于GPS校准的数字式守时钟守时算法研究

通常守时系统都采用高稳晶体振荡器作为频率标准,但由于温度和老化等原因导致其长期稳定度不尽如人意,严重影响时钟的守时精度,改变电路的分频比可以对其进行补偿。数字式守时钟采用了固定频率晶振驱动的分频比可精细微调的基于加法器的时钟电路。首先介绍了一种GPS校准的数字式高精度守时钟并讲述了其工作原理,然后对如何快速、准确的在数字式守时钟中得到晶振的分频比补偿值进行了研究,提出了算术平均值滤波算法和卡尔曼滤波算法这两种算法,并搭建了实验平台。经验证,卡尔曼滤波算法在快速性和准确性上要优于算术平均值算法。

一种GPS校准的数字式高精度守时钟

晶振老化是影响时钟守时精度的最主要原因,一般的解决方法是采用GPS校准锁相环微调压控晶振的振荡周期进行补偿的电路方案。介绍了一种由固定频率晶振驱动的分频比可精细微调的基于加法器的时钟电路。提出了一种新颖的基于该时钟电路,采用GPS接收机、单片机、可编程逻辑器件和TDC构成的全数字化守时钟电路方案。该方案具有守时精度高、全数字化设计、简单和便于集成等优点,特别适合于只校时不锁频场合。最后以一个守时精度为1毫秒/日的守时钟为例说明了该电路的设计方法和步骤,给出了实测结果。