EFR32晶体校准指南

晶体的精度：
无线电系统中晶体振荡器的精度至关重要。如果 Radio 系统中的发射器和接收器没有以正确的时钟频率工作，并且部件之间的频率差异很大，它们就会连接不上或连接质量下降(控制距离显著降低)。这导致客户体验到无线电系统的不良性能。因此，必须确保无线电产品的系统频率尽可能准确，并符合所使用的无线电协议的规范。

晶体振荡器的总公差是三个公差的总和：

初始公差(Initial tolerance)
温度公差(Temperature tolerances)
老化公差(Aging tolerances)

通信协议的要求：
Zigbee, Thread, Wi-Sun, matter(matter over Thread)协议需要满足802.15.4的规范，在所有状况下系统精度必须保持在±40ppm之内。对于Z-Wave协议来说，需要满足ITU-T G.9959的规范，晶体五年总公差要求±27ppm之内。

影响晶体精度的因素：
初始公差(Initial tolerance)受三个因素影响

晶体元件连接处的寄生电容
芯片Soc的寄生电容
施加在元件外封装的压力

温度公差(Temperature tolerances)受一个因素的影响

环境温度

老化公差(Aging tolerances)受三个因素影响

晶体超频
组件过热
正常使用中的机械应力

假设晶体没有以任何方式受到应力(机械应力和电气应力)。那么只剩下两个参数可以改变晶体的容差，即改变晶体的频率。这些参数是：产品的PCB 电路添加的寄生负载电容，芯片SoC 的晶振负载电容的出厂差异。

晶体的寄生电容量取决于：

PCB 走线长度
PCB 材料特性
SoC 负载电容的差异

这些参数因产品设计而异，也因不同的射频SoC而异。

调节系统晶体：
前面介绍了影响系统晶体精度的因素，为了抵消这些电容对系统频率的影响，EFR32芯片提供了一个可以调节的内部负载电容-CTune，用户可以调节CTune的值，使内部负载电容和寄生负载电容之和等于晶体振荡器的标称负载电容。当晶体振荡器以标称负载电容工作时，晶体振荡器的频率也将是晶体的标称频率。因为系统的高频晶振时钟用来合成射频载波频率，调节高频晶体振荡器HFXO(high frequency crystal oscillator)的频率，也就是负责调节射频载波的频率。

由于晶体看到的寄生电容由两部分组成：来自 PCB 走线的“固定部分”和来自SoC 负载电容本身初始误差的“可变部分”，每个单独的产品必须在生产流程中进行校准。无线射频产品的系统晶体精通可以通过测产品的无线载波频率测量出来。

通过调整一个称为 CTune 值的值来改变产品的射频载波频率。 CTune值的通过一个迭代过程找出来：

步骤	操作流程
1	烧录RailTest软件
2	进入长发射模式，并查看芯片的载波频率
3	调整Ctune的值，直到得到一个合规的载波频率
4	将Ctune的值烧录到芯片Flash中保存起来

通过校准，常温下(25 ℃)的平均射频误差需要调节在±1ppm之内，找到的CTune 对这个产品终身有效。如果固件更新，新固件必须使用最初找到的CTune 值。

晶体的选择：
晶体的选择对于终端产品非常重要，当一个终端产品通过了无线射频监管认证，射频监管部门不允许在没有重新认证的情况下更换系统晶体。

等效串联阻抗	静态电容	晶体频率	工作温度	匹配负载电容	总公差
<60Ω	<3PF	39Mhz	-40 to +85°C	10PF	<27PPM

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