Page 43 - 量子加密—— 守護物聯網世代安全

粗調，一個用於微調。為了保持設 計簡單，我選擇只使用電阻而不使 用運算放大器。這部份電路請參見 圖2 (在此並顯示2個濾波電容)。
基本上，目前所看到的是一個 平均電路，電路粗調部份的電阻為 2kΩ，微調部份的電阻為270kΩ。 最後一個2kΩ電阻用於將電壓分 壓成調節接腳，提醒一下，這裡需 要2.5V最大值。VCXO調整電壓可 以很容易地使用疊加來求解，其值 大約等於公式1。
圖2:對專用於可調DC輸出電壓的PWM輸出進行粗調和微調。
+144×10-6×PWMFINE (公式1) 其中，PWMCOARSE和PWMFINE
的取值範圍為0到255。該電路有 時稱為被動平均電路，如彌爾曼定 理(Millman’s theorem)所述。現 在，使用兩個PWM讓VCXO調整接 腳的輸出電壓單調並不切實際，因 為電阻的精度需要非常高。這可以 透過選擇電阻值，使PWM微調的 調整範圍與後續的粗調範圍相重 疊來解決。
圖3:圖示說明微調範圍和粗調步長重疊。
將所有這些加在一起，進行 如下所示操作:上電後，Nano將 PWM粗調和PWM微調設定為初 始值(某個中間值)，然後等待直 到檢測到來自GPS模組的1PPS訊 號。接著，在下一個1PPS訊號中斷 時，Nano重設32位元計數器，使 其開始計算來自VCXO的週期數。 在收到後續1PPS中斷後，Nano 擷取並讀取32位元計數器——其 計數值應為10,000,000。如果計 數值小於10,000,000，則向上調 整PWM微調值。如果調整前的 PWM微調值為255，則使PWM粗
舉例來說，如圖2中所示的電 阻值支援PWM粗調訊號，每一步 移動大約9.8mV，微調訊號則是 每步移動約0.14mV，即在其整個 範圍內移動大約36mV。由於微調 範圍大於粗調步長，因此總是會 有很多重疊。
這實際上是調整的第一階段。 如果只測量1秒的計數值，則無法獲 得超過0.1ppm的精度。因此，程式 碼的第二階段支援32位元計數器等 待10次中斷來累積10秒。現在計 數值就可以上升到100,000,000， 也可以調整到0.01ppm範圍(即
圖3顯示了幾個粗調範圍，以 及如何配置微調值與之重疊。我 將在介紹對調整演算法的討論中 解釋如何使用這種重疊。(請注 意，圖2中的兩個100μF電容之所 以選擇此值，是為了將PWM波形
的紋波保持在0.14mV微調步長以 下。為了説明濾波，可使用程式碼 將PWM頻率提高到大約31kHz。)
調值遞增，並將PWM微調值設置 為127 (中間值)。如果計數值大於 10,000,000，則向下調整PWM微 調值。如果調整前PWM微調值為 0，則使PWM粗調值遞減，將PWM 微調值設置為127(中間值)。可以 看到，將微調過程與多個粗調值 相重疊，可以使該演算法安全地尋 找合適的值，但這在搜尋速度方面 有些低效。
DESIGN IDEAS
VCXO調整電壓 =9.76×10-3×PWMCOARSE
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