クリスタル PPM トレランスと周波数エラー計算ツール

百万分の一は小数点誤差です。1 ppm は 100 万分の1を意味するので、$\ Delta f = f_0\ times\ text {ppm}/10^6$。同じグレードの水晶でも、ある設計では優れていても、別の設計では使用できないのは、このような単一の関係があるためです。32.768 kHzでは、$\ pm 20$ ppmは$\ pm 0.66$ Hzで、目に見えません。25 MHz では、同じ $\ pm 20$ ppm が 500$ Hz になり、そのリファレンスから合成された 2.4 GHz のキャリアでは $\ pm 48$ kHz になり、チャネル精度の要件を満たすのに十分満足できます。

水晶データシートには公差の数が 1 つではなく、3 つあり、それぞれ個別に規定されています。初期公差またはキャリブレーション公差とは、25 °Cでのトリム精度、つまり出荷日に部品が公称値にどれだけ近いかを表します。周波数対温度の安定性とは、動作範囲全体で部品がどれだけ移動するかを表します。ATカット水晶の場合、これは25°C近くの変曲を伴う3次曲線です。そのため、この仕様は係数ではなく全偏差として引用されています。経年劣化とは、取り付け時の応力緩和と電極での物質移動による不可逆的な長期的変動であり、年平均で見積もられますが、初年度は最大です。

この3つは、必要に応じ、2つの異なる方法で組み合わされます。算術和 $\ text {ppm} _ {init} +\ text {ppm} _ {temp} +\ text {ppm} _ {age} $ が保証限度です。つまり、寿命のどの時点においても、どのような状態であっても、それを超える単位はありません。これは、プロトコルマージンや規制上の周波数精度要件が存続しなければならない数値です。二乗和平方根 $\ sqrt {\ text {ppm} _ {init} ^2 +\ text {ppm} _ {temp} ^2 +\ text {ppm} _ {age} ^2} $ は、3 つのメカニズムには相関がないと仮定しており、実稼働環境全体にわたる現実的な広がりについて説明しています。これは常に2つのうち小さい方であり、保証された制限が必要な場合に使用することで、設計が認定に合格し、現場で不合格になります。

ppm は分数レートなので、余計な物理演算を行わずにタイムキーピングに直接反映されます。1 ppm は 1 秒あたり 1 マイクロ秒、1 日あたり 86.4 ミリ秒、1 年あたり 31.5 秒です。この換算により、ppmがリアルタイムクロックの自然な単位になっています。$\ pm 20$ ppmのRTCは、1日あたり最大1.73ドル、年間10.5$分までドリフトします。そのため、カレンダー精度の高い製品には、$\ pm 2$ ppm TCXOまたは定期的なネットワーク時間修正が必要です。