Calculadora de tolerancia y error de frecuencia de Crystal PPM

Las partes por millón son un error fraccionario: una ppm equivale a una millonésima parte, por lo que $\ Delta f = f_0\ times\ text {ppm}/10^6$. Esa relación única es la razón por la que el mismo grado de cristal puede ser excelente en un diseño e inutilizable en otro. A 32.768 kHz, $\ pm 20$ ppm son $\ pm 0.66$ Hz: invisibles. A 25 MHz, los mismos $\ pm 20$ ppm son $\ pm 500$ Hz, y en una portadora de 2,4 GHz sintetizada a partir de esa referencia se convierte en $\ pm 48$ kHz, lo que resulta lo suficientemente cómodo como para no cumplir con los requisitos de precisión del canal.

La hoja de datos de un cristal no proporciona un número de tolerancia, sino tres, y se especifican de forma independiente. La tolerancia inicial o de calibración es la precisión de corte a 25 °C, es decir, qué tan cerca está la pieza del valor nominal el día en que se envía. La estabilidad entre frecuencia y temperatura describe cuánto se mueve en el rango de operación; en el caso de un cristal con corte AT, se trata de una curva cúbica con una inflexión cercana a los 25 °C, por lo que la especificación se indica como una desviación total y no como un coeficiente. El envejecimiento es irreversible a largo plazo debido al alivio de la tensión que supone el montaje y la transferencia de masa en los electrodos, cifra que se calcula por año y la mayor cantidad durante el primer año.

Los tres se combinan de dos maneras diferentes según lo que necesites. La suma aritmética $\ text {ppm} _ {init} +\ text {ppm} _ {temp} +\ text {ppm} _ {age} $ es el límite garantizado: ninguna unidad, en ninguna condición y en ningún momento de su vida útil, lo superará. Ese es el número que debe superar un margen de protocolo o un requisito reglamentario de precisión de frecuencia. La suma cuadrática $\ sqrt {\ text {ppm} _ {init} ^2 +\ text {ppm} _ {temp} ^2 +\ text {ppm} _ {age} ^2} $ supone que los tres mecanismos no están correlacionados, cosa que en gran medida lo están, y describe la distribución realista entre la producción. Siempre es el más pequeño de los dos, y usarlo cuando se requiere un límite garantizado es la forma en que los diseños aprueban la calificación y fallan en el campo.

Dado que la velocidad por minuto es fraccionaria, se asigna directamente al cronometraje sin necesidad de realizar ninguna actividad física adicional. Una ppm equivale a un microsegundo por segundo, 86,4 milisegundos al día y 31,5 segundos al año. Esa conversión es lo que convierte a las ppm en la unidad natural de los relojes de tiempo real: un RTC de $\ pm 20$ ppm equivale a $\ pm 1,73$ por día y a $\ pm 10,5$ minutos al año, por lo que los productos con precisión de calendario necesitan un TCXO de $\ pm 2$ ppm o una corrección periódica de la hora de la red.