导出并相应校准脉冲信号频率的方法技术

本发明专利技术涉及一种导出时钟信号频率的方法，其中当测量的系统频率时钟信号的周期保持在预定容限范围之内时使用系统频率。否则，从一振荡器频率频率中导出时钟信号的频率。按照用于校准时钟信号频率的方法，利用基准频率检测到的频率校正值存储在微处理器的存储器中。为了产生校准频率，使用被至少近似二分频的基频（ｆ＃－［Ｇ］），为此使用从频率校正值导出的一近似值来将基频（ｆ＃－［Ｇ］）二分频。该方法能够以筒单且经济的方式，以及从工程师的眼光来讲以极低的复杂性，来自动补偿时钟信号的不希望的与温度相关或不相关的频率变化。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导出并相应校准一脉冲信号的频率的方法，该方法相应于分别在权利要求1和4中的前序部分所述的内容。上述方法用在电子器件中，最好是用在电学仪表、电源仪表、脉动控制接收器、或者这些器件的组合中。下文中所述类型的方法来自于美国专利US-PS 5,644,271，其中描述了对于由温度引起的数字脉冲信号的频率漂移的补偿，该脉冲信号是由振荡器产生的，并且其频率是与温度相关的。对于温度是采用传感器例如电热调节器来测量的，该传感器的模拟输出信号被利用模拟-数字转换器转换为数字信号。该模拟-数字转换器的数字值用作一存储器的地址，在该存储器中以表格形式存储了作为温度的函数的频率校正值。该存储器的数据输出经累加器提供给延迟装置，该延迟装置比如由计数器组成，其脉冲输入是由基准石英振荡器所产生的基准频率脉冲信号来提供的。该计数器对基准石英振荡器的脉冲进行计数。延迟装置的时间延迟可被数字调整，因为校正值是并行装入计数器的，然后，计数器从该校正值开始向下计数到零，并且在到达零时产生一输出脉冲。因此，该延迟装置的输出信号由与温度相关的延迟脉冲组成，这些延迟的脉冲形成了温度补偿的脉冲信号。美国专利US-PS 4,902,964也已为人知晓，其中描述了具有所需求的寄存器的电学仪表。所述需求的寄存器在使用微处理器进行的编程时间段内寄存累积和存储的耗费数据(consumption data)。在此情况下，精确的实时时间知识至关重要。为此，微处理器所需的脉冲信号是从50Hz或者60Hz线频率中导出的，其中线信号的周期是借助于使用石英振荡器所产生的基准频率来确定的。一个计数器确定线周期，因为该计数器对线频率的两个连续过零点之间出现的基准频率脉冲进行计数。随后，一个频率比较器考虑允许的频率容限而证实所确定的线周期是50Hz还是60Hz周期，此时伴随的50Hz或60Hz计数器的计数值增加。一旦这些计数器中的一个的计数值达到相应于相关频率的5个过零点的5的值，则按照所确定的线周期自动建立微处理器的操作参数和程序脉冲信号的操作参数。本专利技术的目的是提供一种如在本文中描述的类型的方法，该方法能够以一种简单而不昂贵的方式，并且以极低的电路复杂性，来自动补偿脉冲信号频率的温度和/或非温度相关的不希望的变化，该方法采用的可用元件(component)中可以没有必需的第二振荡器。这种元件已经出现在电学仪表、电源仪表、脉动控制接收器、或者这些器件的组合中，例如，分频器(divider)的分频系数为2。本专利技术是通过如在权利要求1的特征部分中所描述的特征来达到上述目的的。本专利技术的优选实施例还可以通过各个附加权利要求体现出来。本专利技术的一个实施例示于附图中，下面将对其进行详细描述。附图中附图说明图1是连接到脉冲发生器的微处理器的框图；图2是该脉冲发生器的框图；图3是频率校正器的概图；图4是与分频系数为2±Δ的分频器有关的脉冲图；图5a是无校正系统的图；和图5b是校正系统的图。在许多电子器件中，尤其是在电学仪表、电源仪表、脉动控制接收器、或者这些器件的组合中，都使用实际时间，即使用准确的日历日期和准确的时间。这种器件通常包括一微处理器1和一脉冲发生器2(参见图1)。所述脉冲发生器设有振荡器4(参见图2)，该振荡器最好是装有石英晶体3的石英振荡器。在后者的情况下，脉冲发生器2外部连接到石英晶体3(参见图1)并为振荡器4产生一脉冲信号，其频率相应于石英晶体频率。下文中，振荡器频率被标注为fQ，例如为32.768kHz。实际时间函数通过微处理器1中的软件来实现的。该实际时间可借助于脉冲发生器2以足够的精度得到确定。下面将参照电学仪表的例子来更详细地描述本专利技术。在现代电学仪表中，需要进行能量测量的准确的实际时间来计算测量的能量。该电学仪表包括至少一个传感器HMC(图中没有示出)，例如，利用这个传感器来确定所测能量的输出pN。传感器HMC的输出频率最好与输出pN=uN·iN成比例，其中uN是主电源的线电压，并且iN是所确定的输出电流。在该电学仪表的脉冲发生器2中，例如，产生4个脉冲信号CL1、CL2、CL3和CL4(参见图1)。这些脉冲中的两个脉冲即CL1和CL2由微处理器使用，并且每个都经单独连线从脉冲发生器2连接到微处理器1。在微处理器1和脉冲发生器2之间，具有附加的标准双向SPI连接器(connection)，通过该标准双向SPI连接器，数据可在微处理器1和脉冲发生器2之间在双方向上以串行时间方式同步传输。微处理器1在其中断输入端接收脉冲信号CL1，其中频率fT例如为10Hz。脉冲信号CL1的频率fT是通过包括在脉冲发生器2中的振荡器4的振荡器频率fQ来建立的，或者是由主电源的频率fN来建立的。在后一种情况下，主电源的线电压uN提供脉冲发生器的输入，并对其提供线频率fN，该频率fN在欧洲为50Hz而在美国为60Hz。脉冲信号CL1是例如采用由微处理器1经SPI连接器提供给脉冲发生器2的SPI命令，从振荡器频率fQ或线频率fN中选择性地导出的。然而，三个脉冲信号CL2、CL3和CL4的频率却总是从振荡器频率fQ中导出的。前面已说过所述频率最好是石英振荡器频率。脉冲信号CL1的10Hz频率必须被认为是准确的，以便除了接着发生电压中断以外，不必使用微处理器软件来精确校正。脉冲信号CL2的一部分形成微处理器1的处理器脉冲。为产生所述脉冲信号，脉冲发生器2例如包括一锁相环PLL，其脉冲输入连接到振荡器4的输出。在锁相环PLL的帮助下，基于振荡器频率fQ，脉冲信号CL2通过频率倍增来产生，该脉冲信号的频率例如大于振荡器频率fQ的150倍，即例如5MHz。脉冲信号CL3经脉冲发生器2的单独输出提供给传感器HMC。脉冲信号CL3的频率除其它作用外还用作测量频率fM。当从线频率fN中导出脉冲信号CL1的频率fT时，借助于从振荡器频率fQ即石英晶体振荡器频率中导出的测量频率fM来测量具有线频率fN的线频率脉冲信号中的一个的周期TN，以便除借助其它器件外，还借助于使用自动50Hz/60Hz转换器来确定线电压uN的至少一个周期TN。脉冲信号CL3的频率例如为8.192kHz，而脉冲信号CL4的频率例如为4.096kHz。后者除其它作用外，还用于振荡器频率fQ的脉冲测量。在这种情况下没有校准脉冲信号CL4的频率，而是将其与基准频率fR相比较(这种比较没有在附图中示出)，以便确定频率校正值m。借助于基准频率fR确定的该频率校正值存储在微处理器1中。脉冲信号CL4也可以通过脉冲发生器2的单独输出而从外部测量到。可从图2看到脉冲发生器2的内部结构。该脉冲发生器2除包括锁相环PLL和振荡器4之外，还包括SPI接口5、自由运行(free-running)计数器6、第一分频器7、频率校正电路8、第二分频器9、线频率计数器10、开关控制电路11、模拟-数字转换器12和多路复用器13。在图2中未示出的石英晶体3连接于振荡器4的两个嵌位(clamps)XIN和XOUT之间，其中该振荡器4为石英晶体振荡器。于是，石英晶体3最好是振荡器4的唯一元件和脉冲发生器2的外部连接到芯片的唯一元件。所述振荡器和脉冲发生器的其它元件都集成到一芯片上。SPI接口5用于在微处理器1和脉冲发生器2之间进行通信，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从线频率（ｆ↓［Ｎ］）中导出一脉冲信号（ＣＬ１）的频率（ｆ↓［Ｔ］）的方法，其中借助于从一振荡器频率（ｆ↓［Ｑ］）中导出的测得的频率（ｆ↓［Ｍ］）来测量具有线频率（ｆ↓［Ｎ］）的一线频率脉冲信号的周期（Ｔ↓［Ｎ］），该振荡器频率（ｆ↓［Ｑ］）最好是石英振荡器频率，其特征在于，为了产生脉冲信号（ＣＬ１）的频率（ｆ↓［Ｔ］），当线频率脉冲信号的测得的周期（Ｔ）在预定容限范围之内时使用线频率（ｆ↓［Ｎ］），否则就从振荡器频率（ｆ↓［Ｑ］）中导出脉冲信号（ＣＬ１）的频率（ｆ↓［Ｔ］）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：库尔特巴默特，米尔科布林斯基，米歇尔沙勒，
申请(专利权)人：兰迪斯吉尔股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]