Извиняюсь, что встреваю.
А точность хода зависит от кварца ?
Безусловно зависит, причём в первую очередь! Ведь именно кварц определяет ту частоту, на которой тикают часики. Однако, хоть кварц и является стабильным устройством, тем не менее, его частота зависит от множества причин:
1. Зависимость от уровня возбуждения (мощности, рассеиваемой на кристалле), т.е. от напряжения питания.
2. Зависимость от температуры.
На графике показана зависимость частоты кварца от температуры от температуры для разных углов среза. Значения частоты приведены относительные, в единицах
ppm - миллионных долях относительной величины.
3. Зависимость от времени - кварц со временем "стареет", т.е. его частота со временем уплывает.
Видно, что наиболее сильно частота изменяется на начальном периоде эксплуатации. Со временем это изменение частоты уменьшается.
Естественно, что на частоту влияет и "обвязка" кварца, - в первую очередь конденсаторы C1, С2. Поэтому их следует применять высококачественными, с малым температурным коэффициентом - NP0 (МП0). Следует избегать применения в этих цепях конденсаторов в SMD исполнении, или по крайней мере, покрывать их влагозащитным лаком. Дело в том, что при изменении влажности ёмкость SMD конденсаторов за счёт поглощения её из воздуха, заметно изменяется. В идеале, весь кварцевый генератор помещают в герметичный корпус, заполненный сухим газом. В высококачественных и высокостабильных кварцевых генераторах так и делают, а сам кварц помещают в вакуум. Конечно же, всё зависит от того, какую точность требуется обеспечить. Обычный кварц без термостатирования и термокомпенсации обеспечит относительную стабильность порядка 10
-5, это менее одной секунды в день. Термокомпенсированный генератор, примерно 10
-6, это около 0,1 секунды в день. Термостатированные генераторы обеспечивают порядка 10
-7 - 10
-8, т.е. 0,01 - 0,001 секунды в сутки. Прецизионные высокостабильные кварцевые генераторы с двойным термостатирование могут обеспечить стабильность частоты до 10
-10 и лучше, а это примерно 10 микросекунд в сутки или около 4 миллисекунд за год.
Следует отличать величину отклонения частоты кварцевого генератора и его систематическое изменение со временем. Если первое можно убрать органами подстройки - аналоговыми или цифровой настройкой хода (ЦНХ), то систематическое изменение полностью убрать невозможно, поскольку это процесс по большей части достаточно случайный и не прогнозируемый.
Оценить влияние этих изменений частоты достаточно просто:
Для отклонения частоты уход шкалы времени будет:
Δt=δ·Tгде:
T - интервал времени, для которого рассчитывается уход шкалы времени;
δ - относительная величина отклонения частоты;
Δt - величина ухода шкалы времени на интервале
T.
Что касается старения кварцевого резонатора, т.е. его систематического изменения частоты, то его точно оценить невозможно, поскольку как я уже говорил, это процесс в значительной мере случаен. Но в приближении линейной его величины в зависимости от времени можно использовать следующую формулу:
Δt=½σ·T2Обозначения те же, что и в предыдущей формуле, а величина
σ - это величина систематического ухода частоты генератора. Она имеет характерные величины для простых резонаторов порядка 10
-11 с
-1, для термостатированных генераторов порядка 10
-13 с
-1, для прецизионных кварцевых генераторов около 10
-15 с
-1.
Т.е. в зависимости от требуемой точности хода часов следует выбирать соответствующий тип резонатора и генератора. Для подстройки хода в этих часах можно использовать вместо С2 подстроечный конденсатор. И соответственно, резонатор, рассчитанный на работу с соответствующей нагрузочной ёмкостью, в данном случае 15 пФ. Либо изменить эти ёмкости в соответствии с параметрами резонатора. Только необходимо учитывать, что точность настройки самих резонаторов даже с указанной в паспорте ёмкостью может составлять до 100 ppm, т.е. 10
-4, а это даст без какой-либо подстройки уход часов до 10 секунд в сутки!
Если всё же нужна существенно более высокая точность, то можно порекомендовать использовать не просто кварцевый резонатор, а термокомпенсированный кварцевый генератор (TCXO), например от старых мобильных телефонов. Но в этом случае нужно будет переработать программу ATINY и обязательно ввести цифровую настройку хода (ЦНХ), поскольку у TCXO нет никаких органов подстройки.
