Brevet FR2865325A1 — publié le 20050722

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CORRECTION AUTOMATIQUE DE LA DERIVE D'UNE HORLOGE. DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine des systèmes de correction de dérive d'une horloge due à des variations de température, notamment pour des horloges utilisées comme bases de temps dans divers équipements et concerne plus spécifiquement un procédé de correction automatique de la dérive d'une horloge H comprenant un oscillateur dont la fréquence nominale correspond à une température nominale To donnée et un comparateur réglable à valeur de déclenchement Vc, comportant les étapes suivantes: a) mesurer la température de l'oscillateur, et b) calculer une dérive en température par rapport à la valeur To à partir de la valeur de température mesurée à l'étape a), c) corriger la valeur de déclenchement Vc si la dérive en température calculée à l'étape b) dépasse une 20 valeur donnée de seuil de dérive en température. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les équipements utilisant une horloge sont très nombreux et l'on peut citer, à titre d'exemple, les dispositifs électroniques de contrôle, les systèmes de gestion des ordinateurs ou encore les systèmes de téléphonie et en particulier les téléphones mobiles. Une horloge H comprend en général ti.n. oscillateur délivrant des impulsions associé à un compteur d'impulsions, et un comparateur réglé sur une valeur de déclenchement V,. Lorsque le nombre d'impulsions comptées correspondant à la valeur de déclenchement Vc du comparateur, l'horloge H délivre un signal qui peut être utilisé de diverses façons, par exemple, pour activer un dispositif ou bien provoquer l'exécution d'une application dans un ordinateur. L'oscillateur d'une horloge peut être très sensible aux variations de températures, comme c'est le cas, par exemple, de certains oscillateurs à quartz. Une variation de température entraîne alors une dérive de la fréquence de l'oscillateur par rapport à une fréquence nominale fo caractéristique de l'oscillateur pour une température nominale To. Dans ce cas, la durée séparant deux impulsions successives comptées par le compteur d'horloge ne correspond plus à la durée nominale et il s'ensuit que lorsque la valeur V, affichée par le comparateur est atteinte, l'horloge transmet un signal à un instant qui ne correspond plus à celui prévisible sur la base d'une durée nominale. Pour éviter une telle erreur temporelle il convient de modifier la valeur Vc du comparateur d'une manière qui tient compte de la dérive en fréquence de l'oscillateur (correction d'horloge). Il est donc nécessaire de d'abord déterminer la valeur de la dérive en fréquence pour pouvoir calculer la correction de la valeur de déclenchement Vc. Une façon classique pour mesurer la fréquence de l'oscillateur de l'horloge H est d'effectuer une opération de calibrage de cette horloge relativement àune horloge haute fréquence stable Hr, ou horloge de référence. L'oscillateur de.Hr a une fréquence nominale fr, ou fréquence de référence, stable plus élevée que celle de l'oscillateur de l'horloge H sur une plage de températures. Cette horloge de référence Hr sert à mesurer la fréquence de l'horloge H en comptant le nombre d'impulsions délivrées par l'oscillateur haute fréquence pendant une ou plusieurs période(s) déterminée(s) par l'oscillateur basse fréquence. On peut ainsi déterminer la fréquence f de l'horloge H (à partir d'un instant donné) et en déduire la dérive par rapport à la fréquence nominale fo de H. Cette opération de mesure de fréquence de H (ou opération de calibrage) nécessite l'utilisation d'un contrôleur et d'une horloge haute fréquence et est par conséquent consommatrice d'énergie et de temps. A titre d'exemple d'horloges haute et basse fréquences on peut citer les horloges à quartz très utilisées (ordinateurs, téléphones mobiles...) : l'horloge haute fréquence à 19.2 Mhz et l'horloge basse fréquence 32kHz. Pour un oscillateur à quartz il existe typiquement une dépendance parabolique entre l'erreur en fréquence (exprimée en ppm ou partie pour mille) sur la fréquence de résonance du quartz par rapport à sa fréquence nominale fo et l'écart de température du quartz par rapport à sa température nominale To; cette dépendance s'exprime par la relation: ferr = k (T - T0)2, où, pour le cas de l'horloge 32 kHz, le paramètre k ayant pour valeur par exemple - 0.04 ppm/ C2, et To ayant pour valeur par exemple 25 C 5 C. L'énergie consommée dans une opération de correction de dérive est un facteur qui peut être très important, notamment pour des systèmes dont l'autonomie en énergie est limitée. Dans un équipement tel qu'un téléphone mobile selon la norme GSM par exemple, une horloge haute fréquence stable (par exemple avec un quartz de fréquence de référence 19. 2 MHz) sert notamment à la gestion des opérations de synchronisation des signaux avec une station de base. Cette horloge haute fréquence est mise en sommeil pendant certaines périodes afin d'économiser de l'énergie et c'est une horloge basse fréquence (par exemple avec un quartz de fréquence nominale 32 kHz), moins coûteuse, mais moins précise et beaucoup moins stable, car très sensible aux variations de température, qui mesure le temps pendant la période de sommeil de l'horloge haute fréquence. Du fait de la dérive en fréquence de l'horloge basse fréquence il faut régulièrement évaluer cette dérive en fréquence et modifier en conséquence la valeur de déclenchement du comparateur de l'horloge basse fréquence de façon à retrouver un comptage d'impulsions correct au réveil de l'horloge haute fréquence: pour chaque correction il est nécessaire de réveiller l'horloge haute fréquence et d'effectuer un calibrage de l'horloge basse fréquence relativement à l'horloge haute fréquence. Cette opération de calibrage consommant beaucoup d'énergie et de temps, c'est un problème récurrent de l'art. antérieur que de proposer des solutions pour limiter ces pertes d'énergie ou limiter le nombre de calibrages. 2865325 5 La demande de brevet publiée GB2328568A divulgue un système de calibrage d'une horloge basse fréquence avec une horloge haute fréquence dans lequel un contrôleur, connecté à une sonde de température mesurant la température de l'oscillateur basse fréquence, déclenche une opération de calibrage lorsque la température mesurée a varié de plus d'une valeur prédéterminée par rapport à la température mesurée lors d'un précédent calibrage. Une autre méthode connue pour minimiser le nombre d'opérations de correction de dérive temporelle consiste à effectuer un calibrage de l'horloge basse fréquence et vérifier si la fréquence mesurée a varié par rapport au calibrage précédent: si elle a varié un nouveau calibrage est effectué au bout d'une durée de base prédéterminée At (par exemple 1 minute), sinon un nouveau calibrage est effectué au bout de 2 At. Dans une variante, il est possible d'augmenter la valeur de la durée de base entre calibrages successifs lorsque la fréquence ne dérive pas (et si la fréquence dérive on revient à la durée de base initiale). Cette méthode est mal adaptée au cas où une variation de température importante se produit pendant la durée de base, la dérive en fréquence peut alors être importante et la durée de base trop longue. Les méthodes et dispositifs de l'art antérieur ne permettent pas de satisfaire complètement les besoins actuels de l'industrie en ce qui concerne l'économie d'énergie dans les opérations de correction de dérive d'horloge, notamment en vue d'augmenter encore l'autonomie en énergie d'équipements intégrant des dispositifs de correction de dérive. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour but de minimiser le nombre d'opérations de mesure de fréquence d'une horloge nécessaires pour évaluer la dérive de l'horloge et pour corriger en conséquence la valeur de déclenchement de l'horloge, pour une dérive en fréquence de l'oscillateur de l'horloge due à des variations de température. Pour cela l'invention utilise de manière optimale les informations déjà acquises lors des opérations de correction de dérive en fréquence effectuées à la suite de variations de température de l'oscillateur de l'horloge, ce qui permet de limiter, voire supprimer, le recours à des opérations de mesure de fréquence. L'information acquise sur la modification de la fréquence de l'oscillateur sous l'effet de variations de température est mise sous forme d'une table de dérive dont chaque élément est un couple formé d'une valeur de température de l'oscillateur et d'une valeur correspondante de fréquence de l'oscillateur. Dans le procédé objet de l'invention, la modification de la valeur de déclenchement du comparateur de l'horloge, pour tenir compte d'une dérive en fréquence, et donc d'une dérive temporelle de l'horloge occasionnée par une variation de température de l'oscillateur, est effectuée à partir du calcul de la dérive en fréquence, par rapport à une fréquence nominale fo de l'oscillateur correspondant à une température nominale T0, obtenue par interpolation entre les éléments de la table de dérive. Ainsi, à une valeur mesurée de température de l'oscillateur T, la table permet de faire correspondre une valeur de fréquence f et ainsi on peut déterminer la dérive en fréquence correspondante et, par conséquent, la correction à apporter à la valeur affichée par le comparateur de l'horloge de façon à ce que le déclenchement (lorsque le nombre d'impulsions comptées par le compteur de l'horloge est égal à la valeur de déclenchement) se fasse bien à l'instant initialement prévu et ne soit pas décalé dans le temps à cause de la dérive de l'horloge. L'opération de correction de la valeur de déclenchement du comparateur n'est effectuée que si la température T mesurée s'écarte de la température nominale au-delà d'un certain seuil. Plus précisément, le mode principal de réalisation du procédé objet de l'invention est un procédé de correction automatique de la dérive d'une horloge H comprenant un oscillateur dont la fréquence nominale correspond à une température nominale To donnée et un comparateur réglable à valeur de déclenchement Vc, comportant les étapes suivantes: a) mesurer la température de l'oscillateur, b) calculer une dérive en température par rapport à la valeur To à partir de la valeur de température 25 mesurée à l'étape a), et c) corriger la valeur de déclenchement Vc si la dérive en température calculée à l'étape b) dépasse une valeur donnée de seuil de dérive en température. Selon l'invention, la correction de la valeur de déclenchement est calculée à partir d'une table de dérive mémorisée dont chaque élément est formé par l'association d'une valeur de température de l'oscillateur et d'une valeur correspondante de fréquence de l'oscillateur. En général le graphe de la correction de fréquence d'un oscillateur en fonction de la température n'est pas linéaire (par exemple la courbe parabolique pour un oscillateur à quartz citée plus haut) et par conséquent la valeur de seuil en température varie suivant la zone du graphe correspondant au point de fonctionnement de l'oscillateur. C'est pourquoi, afin de tenir compte de cette dépendance de la valeur de seuil, celle-ci concerne aussi un mode de réalisation avec critère de température, et est réglable en fonction d'un critère de température donné. L'invention concerne aussi un mode de réalisation avec critère de température et de fréquence, dans lequel la valeur de seuil de dérive en température est réglable en fonction d'une relation donnée entre la température de l'oscillateur et la fréquence de l'oscillateur et en fonction de la table de dérive. Lorsque la plage de température couverte par la table de dérive ne permet pas d'évaluer correctement une correction de la valeur de déclenchement (par exemple en nécessitant une extrapolation à partir de la table de dérive) pour une température donnée de l'oscillateur, il est alors préférable d'effectuer une mesure de la fréquence de l'oscillateur correspondant à cette température et de former un nouveau point de la table de dérive. Ainsi la correction peut-elle être calculée avec précision. L'invention concerne aussi un mode de réalisation dans lequel la correction de la valeur de déclenchement comporte en outre les étapes suivantes mesurer une fréquence de l'oscillateur de l'horloge H correspondant à une valeur de température de l'oscillateur mesurée à l'étape a), former un élément de la table de dérive pour calculer la correction de la valeur de déclenchement V,, à partir de la valeur de température de l'oscillateur mesurée à l'étape a) et de la valeur de fréquence de l'oscillateur correspondante mesurée, et mémoriser l'élément formé. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la valeur de fréquence de l'oscillateur mesurée est obtenu par une opération de calibrage de l'horloge H au moyen d'une horloge de référence Hr comportant un oscillateur à haute fréquence fr donnée stable. Afin de limiter le recours à des opérations de mesure de fréquence de l'oscillateur de l'horloge, et ainsi économiser de l'énergie tout en permettant de corriger la dérive de l'horloge de manière précise, dans le mode de réalisation de l'invention avec critère de plage de température la mesure de fréquence et la formation du nouvel élément de la table n'ont lieu que lorsque cela est strictement nécessaire, c'est-à-dire lorsque la plage de température couverte par la table ne permet pas de calculer avec précision une correction de la valeur de déclenchement. Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'étape de mesure de la fréquence de l'oscillateur de l'horloge H et de formation de l'élément de la table de dérive n'est effectuée que si la valeur de température mesurée à l'étape a), pour laquelle la dérive en température calculée à l'étape b) dépasse la valeur de seuil de dérive en température, est en dehors de la plage de température couverte par la table de dérive. Avantageusement, la table de dérive est générée à un instant donné à partir d'un élément initial donné. Afin de pouvoir initialiser la table de dérive plusieurs fois au cours du temps, il est avantageux de régler l'instant de génération de la table. Cela permet par exemple une régénération périodique de la table. L'un des avantages étant aussi, par exemple dans le mode avec mesure de fréquence, de pouvoir limiter la taille de la table de dérive à ce qui est nécessaire à la correction de la valeur de déclenchement en n'utilisant que des éléments au voisinage du point de fonctionnement de l'oscillateur. Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'instant de génération de la table de dérive est réglable en fonction d'une relation donnée entre la température de l'oscillateur et la fréquence de l'oscillateur et en fonction de la table de dérive. L'invention concerne aussi un dispositif correction automatique de la dérive d'une horloge H comprenant: un oscillateur dont la fréquence nominale correspond 5 à une température nominale To donnée, - un compteur d'impulsions d'horloge, - un comparateur réglable à valeur de déclenchement Vc, une sonde de température apte à mesurer la température de l'oscillateur et transmettre une valeur de température mesurée à un contrôleur, - un contrôleur apte à recevoir une valeur de température T mesurée par la sonde, à calculer une valeur de dérive en température par rapport à la température To à partir de la valeur de température reçue T, à comparer la valeur de dérive en température calculée à une valeur de seuil de dérive en température donnée, à effectuer une correction de la valeur de déclenchement Vc du comparateur si la valeur de dérive en température dépasse la valeur de seuil de dérive en température. Le contrôleur selon l'invention est apte à calculer la correction de la valeur de déclenchement à partir d'une table de dérive stockée dans une mémoire, chaque élément de la table comprenant une valeur de température de l'oscillateur et une valeur correspondante de fréquence de l'oscillateur. L'invention concerne également un équipement comportant un dispositif de correction automatique de la dérive de l'horloge H selon l'un quelconque des modes de réalisation du dispositif_ objet de l'invention. Un tel équipement est, par exemple, un téléphone mobile ou un ordinateur portable. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles: - la figure 1, est un schéma fonctionnel général illustrant un mode préféré de réalisation du procédé selon l'invention. - la figure 2, est un schéma fonctionnel d'un mode particulier de réalisation du procédé selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1 est un schéma fonctionnel général donné à titre d'illustration du mode principal du procédé selon l'invention appliqué à la correction de dérive d'une horloge H ayant un oscillateur délivrant des impulsions à une fréquence de fonctionnement nominale fo correspondant à une température nominale To. L'étape 1 consiste à mesurer la température de l'oscillateur de l'horloge H, le résultat T de cette mesure étant ensuite utilisé à l'étape 4 pour calculer une dérive en température AT par rapport à la température nominale To. L'étape 6 consiste à vérifier si la dérive calculée est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée de dérive en température 5,. Dans l'affirmative, aucune correction de la valeur Vo du comparateur de l'horloge H n'a lieu. Par contre, si cette dérive dépasse la valeur de seuil de dérive 5s, l'étape 8 consiste à rechercher la fréquence correspondant à la valeur de température T effectuée dans une table prédéfinie de dérive. L'étape 10 consiste à utiliser la fréquence f trouvée dans la table pour effectuer la correction de la valeur de déclenchement V, du comparateur. La figure 2 illustre un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation du procédé de correction de dérive d'horloge selon l'invention dans lequel les éléments du schéma qui sont identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par des références identiques. Dans ce mode de mise en oeuvre, suite au test effectué à l'étape 6, si la dérive en température calculée dépasse la valeur de seuil de dérive 5s, alors une vérification supplémentaire est effectuée à l'étape 12 pour déterminer si la température T de l'oscillateur mesurée est située dans la plage de températures couverte par la table de dérive. Dans l'affirmative, la recherche de la fréquence correspondante (étape 8) est effectuée et la valeur de fréquence f trouvée est utilisée à l'étape 8 pour corriger la valeur de déclenchement du comparateur de l'horloge. Par contre, si la température T est en dehors de la plage alors une opération de mesure de la fréquence de l'oscillateur est effectuée à l'étape 14 et la valeur de fréquence f obtenue correspondant à la température T est utilisée à l'étape 16 pour former un nouvel élément de la. table de dérive puis, grâce aux nouvelles valeurs T et f la recherche dans la table de dérive permet de fournir une valeur de fréquence précise pour calculer la correction de V, et cette correction est effectuée à l'étape 10. REVENDICATIONS 1. Procédé de correction automatique de la dérive d'une horloge H comprenant un oscillateur dont la fréquence nominale correspond à une température nominale To donnée et un comparateur réglable à valeur de déclenchement Vc, comportant les étapes suivantes: a) mesurer la température de l'oscillateur, et b) calculer une dérive en température par rapport à la valeur To à partir de la valeur de température mesurée à l'étape a), c) corriger la valeur de déclenchement Vc si la dérive en température calculée à l'étape b) dépasse une valeur donnée de seuil de dérive en température, procédé caractérisé en ce que la correction de la valeur de déclenchement est calculée à partir d'une table de dérive mémorisée dont chaque élément est formé par l'association d'une valeur de température de l'oscillateur et d'une valeur correspondante de fréquence de l'oscillateur. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur de seuil de dérive en température est réglable en fonction d'un critère de température donné. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur de seuil de dérive en température est réglable en fonction d'une relation donnée entre la température de l'oscillateur et la fréquence de l'oscillateur et en fonction de la table de dérive. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape c) comporte en outre les étapes suivantes: - mesurer une fréquence de l'oscillateur de l'horloge H, correspondant à une valeur de température de l'oscillateur mesurée à l'étape a), - former un élément de la table de dérive, pour calculer la correction de la valeur de déclenchement V, à partir de la valeur de température de l'oscillateur mesurée à l'étape a) et de la valeur de fréquence de l'oscillateur correspondante mesurée, - et mémoriser l'élément formé. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la valeur de fréquence de l'oscillateur mesurée est obtenu par une opération de calibrage de l'horloge H au moyen d'une horloge de référence Hr comportant un oscillateur à haute fréquence fr donnée stable. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel à l'étape c), l'étape de mesure de la fréquence de l'oscillateur de l'horloge H et de formation de l'élément de la table de dérive n'est effectuée que si la valeur de température mesurée à l'étape a), pour laquelle la dérive en température calculée à l'étape b) dépasse la valeur de seuil de dérive en température, est en dehors de la plage de température couverte par la table de dérive. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la table de dérive est générée à un instant donné à partir d'un élément initial donné. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'instant de génération de la table de dérive est réglable en fonction d'une relation donnée entre la température de l'oscillateur et la fréquence de l'oscillateur et en fonction de la table de dérive. 9. Dispositif de correction automatique de la dérive d'une horloge H comprenant un oscillateur dont la fréquence nominale correspond à une température nominale To donnée, un compteur d'impulsions d'horloge et un comparateur réglable à valeur de déclenchement Vc, une sonde de température apte à mesurer la température de l'oscillateur et transmettre une valeur de température mesurée à un contrôleur, un contrôleur apte à recevoir une valeur de température T mesurée par la sonde, à calculer une valeur de dérive en température par rapport à la température To à partir de la valeur de température reçue T, à comparer la valeur de dérive en température calculée à une valeur de seuil de dérive en température donnée, à effectuer une correction de la valeur de déclenchement V, du comparateur si la valeur de dérive en température dépasse la valeur de seuil de dérive en température, dispositif caractérisé en ce que le contrôleur est apte à calculer la correction de la valeur de déclenchement à partir d'une table de dérive stockée dans une mémoire, chaque élément de la table comprenant une valeur de température de l'oscillateur et une valeur correspondante de fréquence de l'oscillateur. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le contrôleur est apte à régler la valeur de seuil de dérive en température en fonction d'un critère de température donné. 11. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le contrôleur est apte à régler la valeur de seuil de dérive en température en fonction d'une relation donnée entre la température de l'oscillateur et la fréquence de l'oscillateur et en fonction de la table de dérive. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel le contrôleur est apte à commander des moyens de mesure de la fréquence de l'oscillateur de l'horloge H et obtenir une mesure de la fréquence f de l'oscillateur correspondant à une valeur de la température T de l'oscillateur mesurée par la sonde de température, à générer un élément de la table de dérive, pour le calcul de la correction de la valeur de déclenchement V, à partir de la valeur de température de l'oscillateur mesurée T et de la valeur de fréquence de l'oscillateur correspondante mesurée f, et à stocker l'élément généré dans la mémoire. 13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel les moyens de mesure de la fréquence de 19. l'oscillateur de l'horloge H comprennent une horloge de référence Hr comportant un oscillateur à haute fréquence fr donnée stable, et le contrôleur est apte obtenir une mesure de la fréquence f de l'oscillateur de l'horloge H par une opération de calibrage de l'horloge H avec l'horloge de référence Hr. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, dans lequel le contrôleur est apte à vérifier si la valeur de la température mesurée T de l'oscillateur de l'horloge H, pour laquelle la dérive en température calculée dépasse le seuil de dérive en température, est en dehors de la plage de température couverte par la table de dérive, et, si et seulement si tel est le cas, à obtenir une mesure de la fréquence f de l'oscillateur correspondant à cette valeur T de la température de l'oscillateur et à générer un élément de la table de dérive. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, dans lequel le contrôleur est apte à générer la table de dérive à un instant donné à partir d'un élément initial donné. 16. Dispositif selon la revendication 15, dans lequel le contrôleur est apte à régler la valeur de l'instant à partir duquel il génère la table de dérive en fonction d'une relation donnée entre la température de l'oscillateur et la fréquence de l'oscillateur et en fonction de la table de dérive. 17. Équipement comportant une horloge H avec un oscillateur dont la fréquence nominale correspond à une température nominale To donnée, un compteur d'horloge et un comparateur réglable à valeur de déclenchement V, , caractérisé en ce qu'il intègre un dispositif de correction automatique de la dérive de l'horloge H selon l'une quelconque des revendications 9 à 16. 18. Terminal mobile caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications 9 à 16.