HC32F003系列芯片时钟源性能测试及分析

测试概要

测试目的：分析HC32F003系列芯片几种时钟源的性能差异。主要分析频率、占空比的误差范围。
测试项目：分别测试以下几种时钟源的性能，每种测试不少于10次。
- 内部高速4MHz
- 内部高速8MHz
- 内部高速16MHz
- 内部高速22.12MHz
- 内部高速24MHz
- 内部低速32.8KHz
- 内部低速38.4KHz
- 外部高速32MHz
测试环境及工具：
- 环境：室内，温度和电压均稳定（内部晶振易受电压和温度波动影响）。
- 工具：HC32F005C6、200M数字示波器（200M精度较差）。
测试人员：Calm
测试时间：2019-07-18

测试结论

测试项	频率波动范围	平均频率	平均正占空比	频率平均偏差	正占空比平均偏差	ppm
内部高速4MHz(理论频率4000000Hz)	3.97~3.98MHz	3.97MHz	50.449%	-0.03MHz	+0.449%	7500
内部高速8MHz(理论频率8000000Hz)	8.13~8.16MHz	8.139MHz	58.531%	+0.139MHz	+8.531%	17375
内部高速16MHz(理论频率16000000Hz)	15.97~16.04MHz	16.004MHz	55.015%	+0.004MHz	+5.015%	250
内部高速22.12MHz(理论频率22120000Hz)	21.83~21.93MHz	21.90MHz	48.213%	-0.22MHz	-1.787%	9945.75
内部高速24MHz(理论频率24000000Hz)	23.65~23.90MHz	23.861MHz	47.393%	-0.139MHz	-2.607%	5791.67
内部低速32kHz(理论频率32768Hz)	32.56~32.70kHz	32.645kHz	55.275%	-0.123kHz	-5.275%	3753.66
内部低速38kHz(理论频率38400Hz)	38.36~38.47kHz	38.433kHz	55.583%	+0.033kHz	+5.583%	859.375
外部低速32MHz(理论频率32000000Hz)	31.97~32.00MHz	31.997MHz	58.059%	-0.001MHz	+8.059%	31.25

结论：内部高速、内部低俗、外部高速三种时钟源中频率误差最小的是外部32MHz（ppm仅为31.25），相对而言内部时钟频率误差较大。内部高速时钟频率精度最高的是16MHz（ppm为250），精度最低的是内部8M（ppm为17375）。内部低速精度更好的是38k。以上测试是在电压和温度（室温）稳定的情况下。

测试数据

内部高速4MHz(理论频率4000000Hz)

测试结论统计

测试组号	频率	正占空比	频率偏差	正占空比偏差
1	3.97MHz	50.79%	-0.03MHz	+0.79%
2	3.97MHz	50.44%	-0.03MHz	+0.44%
3	3.97MHz	49.96%	-0.03MHz	-0.04%
4	3.97MHz	50.44%	-0.03MHz	+0.44%
5	3.98MHz	50.52%	-0.02MHz	+0.52%
6	3.97MHz	50.40%	-0.03MHz	+0.40%
7	3.97MHz	50.75%	-0.03MHz	+0.75%
8	3.97MHz	50.00%	-0.03MHz	+0.00%
9	3.97MHz	50.75%	-0.03MHz	+0.75%
10	3.97MHz	50.44%	-0.03MHz	+0.44%

频率波动范围	平均频率	平均正占空比	频率平均偏差	正占空比平均偏差
3.97~3.98MHz	3.97MHz	50.449%	-0.03MHz	+0.449%

测试组号：1

描述：频率=3.97MHz，正占空比50.79%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+0.79%。
测试组号：2

描述：频率=3.97MHz，正占空比50.44%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+0.44%。
测试组号：3

描述：频率=3.97MHz，正占空比49.96%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差-0.04%。
测试组号：4

描述：频率=3.97MHz，正占空比50.44%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+0.44%。
测试组号：5

描述：频率=3.98MHz，正占空比50.52%。
结论：频率偏差-0.02MHz，占空比偏差+0.52%。
测试组号：6

描述：频率=3.97MHz，正占空比50.40%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+0.40%。
测试组号：7

描述：频率=3.97MHz，正占空比50.75%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+0.75%。
测试组号：8

描述：频率=3.97MHz，正占空比50.00%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差0.00%。
测试组号：9

描述：频率=3.97MHz，正占空比50.75%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+0.75%。
测试组号：10

描述：频率=3.97MHz，正占空比50.44%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+0.44%。

内部高速8MHz(理论频率8000000Hz)

测试结论统计

测试组号	频率	正占空比	频率偏差	正占空比偏差
1	8.14MHz	58.63%	+0.14MHz	+8.63%
2	8.14MHz	58.47%	+0.14MHz	+8.47%
3	8.13MHz	58.54%	+0.13MHz	+8.54%
4	8.14MHz	59.28%	+0.14MHz	+9.28%
5	8.14MHz	58.63%	+0.14MHz	+8.63%
6	8.13MHz	58.54%	+0.13MHz	+8.54%
7	8.14MHz	58.47%	+0.14MHz	+8.47%
8	8.13MHz	57.72%	+0.13MHz	+7.72%
9	8.14MHz	58.63%	+0.14MHz	+8.63%
10	8.16MHz	58.40%	+0.16MHz	+8.40%

频率波动范围	平均频率	平均正占空比	频率平均偏差	正占空比平均偏差
8.13~8.16MHz	8.139MHz	58.531%	+0.139MHz	+8.531%

测试组号：1

描述：频率=8.14MHz，正占空比58.63%。
结论：频率偏差+0.14MHz，占空比偏差+8.63%。
测试组号：2

描述：频率=8.14MHz，正占空比58.47%。
结论：频率偏差+0.14MHz，占空比偏差+8.47%。
测试组号：3

描述：频率=8.13MHz，正占空比58.54%。
结论：频率偏差+0.13MHz，占空比偏差+8.54%。
测试组号：4

描述：频率=8.14MHz，正占空比59.28%。
结论：频率偏差+0.14MHz，占空比偏差+9.28%。
测试组号：5

描述：频率=8.14MHz，正占空比58.63%。
结论：频率偏差+0.14MHz，占空比偏差+8.63%。
测试组号：6

描述：频率=8.13MHz，正占空比58.54%。
结论：频率偏差+0.13MHz，占空比偏差+8.54%。
测试组号：7

描述：频率=8.14MHz，正占空比58.47%。
结论：频率偏差+0.14MHz，占空比偏差+8.47%。
测试组号：8

描述：频率=8.13MHz，正占空比57.72%。
结论：频率偏差+0.13MHz，占空比偏差+7.72%。
测试组号：9

描述：频率=8.14MHz，正占空比58.63%。
结论：频率偏差+0.14MHz，占空比偏差+8.63%。
测试组号：10

描述：频率=8.16MHz，正占空比58.40%。
结论：频率偏差+0.16MHz，占空比偏差+8.40%。

内部高速16MHz(理论频率16000000Hz)

测试结论统计

测试组号	频率	正占空比	频率偏差	正占空比偏差
1	16.03MHz	55.13%	+0.03MHz	+5.13%
2	15.97MHz	54.95%	-0.03MHz	+4.95%
3	16.04MHz	54.85%	+0.04MHz	+4.85%
4	15.97MHz	54.63%	-0.03MHz	+4.63%
5	15.96MHz	55.23%	-0.04MHz	+5.23%
6	16.03MHz	55.45%	+0.03MHz	+5.45%
7	16.03MHz	55.13%	+0.03MHz	+5.13%
8	16.01MHz	55.18%	+0.01MHz	+5.18%
9	16.00MHz	54.72%	0.00MHz	+4.72%
10	16.00MHz	54.88%	0.00MHz	+4.88%

频率波动范围	平均频率	平均正占空比	频率平均偏差	正占空比平均偏差
15.97~16.04MHz	16.004MHz	55.015%	+0.004MHz	+5.015%

测试组号：1

描述：频率=16.03MHz，正占空比55.13%。
结论：频率偏差+0.03MHz，占空比偏差+5.13%。
测试组号：2

描述：频率=15.97MHz，正占空比54.95%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+4.95%。
测试组号：3

描述：频率=16.04MHz，正占空比54.85%。
结论：频率偏差+0.04MHz，占空比偏差+4.85%。
测试组号：4

描述：频率=15.97MHz，正占空比54.63%。
结论：频率偏差-0.03MHz，占空比偏差+4.63%。
测试组号：5

描述：频率=15.96MHz，正占空比55.23%。
结论：频率偏差-0.04MHz，占空比偏差+5.23%。
测试组号：6

描述：频率=16.03MHz，正占空比55.45%。
结论：频率偏差+0.03MHz，占空比偏差+5.45%。
测试组号：7

描述：频率=16.03MHz，正占空比55.13%。
结论：频率偏差+0.03MHz，占空比偏差+5.13%。
测试组号：8

描述：频率=16.01MHz，正占空比55.18%。
结论：频率偏差+0.01MHz，占空比偏差+5.18%。
测试组号：9

描述：频率=16.00MHz，正占空比54.72%。
结论：频率偏差0.00MHz，占空比偏差+4.72%。
测试组号：10

描述：频率=16.00MHz，正占空比54.88%。
结论：频率偏差0.00MHz，占空比偏差+4.88%。

内部高速22.12MHz(理论频率22120000Hz)

测试结论统计

测试组号	频率	正占空比	频率偏差	正占空比偏差
1	21.90MHz	48.18%	-0.22MHz	-1.82%
2	21.87MHz	47.94%	-0.25MHz	-2.06%
3	21.93MHz	48.25%	-0.19MHz	-1.75%
4	21.93MHz	48.25%	-0.19MHz	-1.75%
5	21.93MHz	48.68%	-0.19MHz	-1.32%
6	21.90MHz	48.32%	-0.22MHz	-1.68%
7	21.91MHz	47.85%	-0.21MHz	-2.15%
8	21.89MHz	48.34%	-0.23MHz	-1.66%
9	21.91MHz	48.29%	-0.21MHz	-1.71%
10	21.83MHz	48.03%	-0.29MHz	-1.97%

频率波动范围	平均频率	平均正占空比	频率平均偏差	正占空比平均偏差
21.83~21.93MHz	21.90MHz	48.213%	-0.22MHz	-1.787%

测试组号：1

描述：频率=21.90MHz，正占空比48.18%。
结论：频率偏差-0.22MHz，占空比偏差-1.82%。
测试组号：2

描述：频率=21.87MHz，正占空比47.94%。
结论：频率偏差-0.25MHz，占空比偏差-2.06%。
测试组号：3

描述：频率=21.93MHz，正占空比48.25%。
结论：频率偏差-0.19MHz，占空比偏差-1.75%。
测试组号：4

描述：频率=21.93MHz，正占空比48.25%。
结论：频率偏差-0.19MHz，占空比偏差-1.75%。
测试组号：5

描述：频率=21.93MHz，正占空比48.68%。
结论：频率偏差-0.19MHz，占空比偏差-1.32%。
测试组号：6

描述：频率=21.90MHz，正占空比48.32%。
结论：频率偏差-0.22MHz，占空比偏差-1.68%。
测试组号：7

描述：频率=21.91MHz，正占空比47.85%。
结论：频率偏差-0.21MHz，占空比偏差-2.15%。
测试组号：8

描述：频率=21.89MHz，正占空比48.34%。
结论：频率偏差-0.23MHz，占空比偏差-1.66%。
测试组号：9

描述：频率=21.91MHz，正占空比48.29%。
结论：频率偏差-0.21MHz，占空比偏差-1.71%。
测试组号：10

描述：频率=21.83MHz，正占空比48.03%。
结论：频率偏差-0.29MHz，占空比偏差-1.97%。

内部高速24MHz(理论频率24000000Hz)

测试结论统计

测试组号	频率	正占空比	频率偏差	正占空比偏差
1	23.87MHz	47.26%	-0.13MHz	-2.74%
2	23.85MHz	47.22%	-0.15MHz	-2.78%
3	23.90MHz	47.41%	-0.10MHz	-2.59%
4	23.89MHz	46.97%	-0.11MHz	-3.03%
5	23.89MHz	47.45%	-0.11MHz	-2.55%
6	23.87MHz	47.02%	-0.13MHz	-2.98%
7	23.89MHz	47.77%	-0.11MHz	-2.23%
8	23.65MHz	48.01%	-0.35MHz	-1.99%
9	23.90MHz	47.41%	-0.10MHz	-2.59%
10	23.90MHz	47.41%	-0.10MHz	-2.59%

频率波动范围	平均频率	平均正占空比	频率平均偏差	正占空比平均偏差
23.65~23.90MHz	23.861MHz	47.393%	-0.139MHz	-2.607%

测试组号：1

描述：频率=23.87MHz，正占空比47.26%。
结论：频率偏差-0.13MHz，占空比偏差-2.74%。
测试组号：2

描述：频率=23.85MHz，正占空比47.22%。
结论：频率偏差-0.15MHz，占空比偏差-2.78%。
测试组号：3

描述：频率=23.90MHz，正占空比47.41%。
结论：频率偏差-0.10MHz，占空比偏差-2.59%。
测试组号：4

描述：频率=23.89MHz，正占空比46.97%。
结论：频率偏差-0.11MHz，占空比偏差-3.03%。
测试组号：5

描述：频率=23.89MHz，正占空比47.45%。
结论：频率偏差-0.11MHz，占空比偏差-2.55%。
测试组号：6

描述：频率=23.87MHz，正占空比47.02%。
结论：频率偏差-0.13MHz，占空比偏差-2.98%。
测试组号：7

描述：频率=23.89MHz，正占空比47.77%。
结论：频率偏差-0.11MHz，占空比偏差-2.23%。
测试组号：8

描述：频率=23.65MHz，正占空比48.01%。
结论：频率偏差-0.35MHz，占空比偏差-1.99%。
测试组号：9

描述：频率=23.90MHz，正占空比47.41%。
结论：频率偏差-0.10MHz，占空比偏差-2.59%。
测试组号：10

描述：频率=23.90MHz，正占空比47.41%。
结论：频率偏差-0.10MHz，占空比偏差-2.59%。

内部低速32kHz(理论频率32768Hz)

测试结论统计

测试组号	频率	正占空比	频率偏差	正占空比偏差
1	32.63kHz	55.20%	-0.13kHz	+5.20%
2	32.69kHz	55.24%	-0.07kHz	+5.24%
3	32.69kHz	55.15%	-0.07kHz	+5.15%
4	32.70kHz	54.99%	-0.06kHz	+4.99%
5	32.65kHz	55.15%	-0.11kHz	+5.15%
6	32.63kHz	55.41%	-0.13kHz	+5.41%
7	32.66kHz	55.19%	-0.10kHz	+5.19%
8	32.65kHz	55.57%	-0.11kHz	+5.57%
9	32.59kHz	55.43%	-0.17kHz	+5.43%
10	32.56kHz	55.42%	-0.20kHz	+5.42%

频率波动范围	平均频率	平均正占空比	频率平均偏差	正占空比平均偏差
32.56~32.70kHz	32.645kHz	55.275%	-0.123kHz	-5.275%

测试组号：1

描述：频率=32.63kHz，正占空比55.20%。
结论：频率偏差-0.13kHz，占空比偏差+5.20%。
测试组号：2

描述：频率=32.69kHz，正占空比55.24%。
结论：频率偏差-0.07kHz，占空比偏差+5.24%。
测试组号：3

描述：频率=32.69kHz，正占空比55.15%。
结论：频率偏差-0.07kHz，占空比偏差+5.15%。
测试组号：4

描述：频率=32.70kHz，正占空比54.99%。
结论：频率偏差-0.06kHz，占空比偏差+4.99%。
测试组号：5

描述：频率=32.65kHz，正占空比55.15%。
结论：频率偏差-0.11kHz，占空比偏差+5.15%。
测试组号：6

描述：频率=32.63kHz，正占空比55.41%。
结论：频率偏差-0.13kHz，占空比偏差+5.41%。
测试组号：7

描述：频率=32.66kHz，正占空比55.19%。
结论：频率偏差-0.10kHz，占空比偏差+5.19%。
测试组号：8

描述：频率=32.65kHz，正占空比55.57%。
结论：频率偏差-0.11kHz，占空比偏差+5.57%。
测试组号：9

描述：频率=32.59kHz，正占空比55.43%。
结论：频率偏差-0.17kHz，占空比偏差+5.43%。
测试组号：10

描述：频率=32.56kHz，正占空比55.42%。
结论：频率偏差-0.20kHz，占空比偏差+5.42%。

内部低速38kHz(理论频率38400Hz)

测试结论统计

测试组号	频率	正占空比	频率偏差	正占空比偏差
1	38.42kHz	56.25%	+0.02kHz	+6.25%
2	38.46kHz	55.01%	+0.06kHz	+5.01%
3	38.40kHz	55.53%	+0.00kHz	+5.53%
4	38.41kHz	55.61%	+0.01kHz	+5.61%
5	38.44kHz	55.49%	+0.04kHz	+5.49%
6	38.47kHz	55.91%	+0.07kHz	+5.91%
7	38.45kHz	55.52%	+0.05kHz	+5.52%
8	38.36kHz	55.50%	-0.04kHz	+5.50%
9	38.45kHz	55.48%	+0.05kHz	+5.48%
10	38.47kHz	55.53%	+0.07kHz	+5.53%

频率波动范围	平均频率	平均正占空比	频率平均偏差	正占空比平均偏差
38.36~38.47kHz	38.433kHz	55.583%	+0.033kHz	+5.583%

测试组号：1

描述：频率=38.42kHz，正占空比56.25%。
结论：频率偏差+0.02kHz，占空比偏差+6.25%。
测试组号：2

描述：频率=38.46kHz，正占空比55.01%。
结论：频率偏差+0.06kHz，占空比偏差+5.01%。
测试组号：3

描述：频率=38.40kHz，正占空比55.53%。
结论：频率偏差+0.00kHz，占空比偏差+5.53%。
测试组号：4

描述：频率=38.41kHz，正占空比55.61%。
结论：频率偏差+0.01kHz，占空比偏差+5.61%。
测试组号：5

描述：频率=38.44kHz，正占空比55.49%。
结论：频率偏差+0.04kHz，占空比偏差+5.49%。
测试组号：6

描述：频率=38.47kHz，正占空比55.91%。
结论：频率偏差+0.07kHz，占空比偏差+5.91%。
测试组号：7

描述：频率=38.45kHz，正占空比55.52%。
结论：频率偏差+0.05kHz，占空比偏差+5.52%。
测试组号：8

描述：频率=38.36kHz，正占空比55.50%。
结论：频率偏差-0.04kHz，占空比偏差+5.50%。
测试组号：9

描述：频率=38.45kHz，正占空比55.48%。
结论：频率偏差+0.05kHz，占空比偏差+5.48%。
测试组号：10

描述：频率=38.47kHz，正占空比55.53%。
结论：频率偏差+0.07kHz，占空比偏差+5.53%。

外部低速32MHz(理论频率32000000Hz)

测试结论统计

测试组号	频率	正占空比	频率偏差	正占空比偏差
1	32.00MHz	59.04%	0.00MHz	+9.04%
2	32.00MHz	57.60%	0.00MHz	+7.60%
3	32.00MHz	58.40%	0.00MHz	+8.40%
4	32.00MHz	58.24%	0.00MHz	+8.24%
5	32.00MHz	57.12%	0.04MHz	+7.12%
6	32.00MHz	57.76%	0.00MHz	+7.76%
7	32.00MHz	58.24%	0.00MHz	+8.24%
8	32.00MHz	58.40%	0.00MHz	+8.40%
9	31.97MHz	58.19%	-0.03MHz	+8.19%
10	32.00MHz	57.60%	0.00MHz	+7.60%