Korekcja częstotliwości oscylatora 8 MHz mikroprocesora ATmega88 w temperaturze 77K

W artykule przedstawiono wyniki eksperymentów, w których sprawdzono zdolność prawidłowej pracy oraz możliwość dokonywania zmian częstotliwości wewnętrznego, kalibrowanego oscylatora RC układu ATmega88 pracującego w środowisku ciekłego azotu. Zasadniczym celem przeprowadzonych badań było stwierdzenie, czy zostanie uzyskany odpowiednio szeroki zakres zmian częstotliwości, umożliwiający wprowadzenie korekcji częstotliwości oscylatora. W temperaturze 77K przebadano kilka układów ATmega88 w obudowie PLCC, określając częstotliwość nominalną oraz dolny i górny zakres możliwych zmian częstotliwo-ści dla skrajnych wartości rejestru OSCCAL. Dobór odpowiednich wartości rejestru OSCCAL umożliwił zmianę (kalibrację) podstawowej częstotliwości oscylatora oraz wyznaczenie dokładności kalibracji określonej jako względne procentowe odchylenie od wartości nominalnej.

In this paper the results of experiments with ATmega88 microcontrollers in low temperature are presented. For most CMOS devices, including microprocessors, low temperature - in particular the temperature of liquid nitrogen 77K - is far below the typical range. The producers usually guarantee the proper work of their devices at -40°C for industrial devices. Even for special military devices the lowest temperature is -55°C. In the experiments the ability of proper work of a built-in, internal, calibrated RC oscillator in liquid nitrogen (at 77K) was examined. The examined devices were immersed in the Dewar flask (Fig. 1) and it was found that ATmega88 devices worked properly in such low temperature, and also could be programmed via SPI. There was determined the range of the 8 MHz frequency oscillator with respect to OSCCAL register values (Fig. 2). There was measured the oscillator frequency with nominal OSCCLC values (before calibration) and after calibration at 300K (Fig. 3) and 77K (Fig. 5). The calibration accuracy was calculated (Figs. 4 and 6). The experiments can be useful for a wide range of ATmega family devices with a similar, calibrated, internal RC oscillator working in the wide range of low temperature (Fig. 8). The obtained results can be applied to the self-calibration procedure of an internal RC oscillator.