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内置晶体的RTC优势概述

2015-11-03
关键词: RTC 晶体

实时时钟(RTC)可独立完成计时或事件记录的功能。目前很多电子产品都具有时钟计时
功能,而且对时钟的精度要求越来越高。RTC 产品种类繁多,根据封装尺寸、接口方式、附
加功能、时钟精度、待机功耗等进行分类。产品结构上又可分为内置晶体和外置晶体两种。
一般晶体外置这种结构的RTC 成本较低,但是在设计中常常会遇到以下问题:
1. 外接晶体的选择
不同厂家、不同批次的晶体产品会在个别参数上不尽相同。按照同一标准设计就可能带来较大的时钟误差。为了得到较高精度的时钟,要求晶体厂商对32k 晶体进行精度筛选。筛选后
提供室温下±20ppm 至±10ppm,甚至±5ppm 的频率精度,但是这不能保证实际设计中的
精度需求,因为晶体的实际频率输出精度由晶体和起振电路共同决定,因此即使使用了±
5ppm 的晶体仍然得不到理想的精度要求就是这个原因。不同的RTC 芯片对晶体的CL值要
求不同,如果匹配不当就会带来非常大的误差,同时也会带来起振缓慢或起振困难等问题。
实际设计中确实会经常遇到此类问题。因此,晶体的选择无疑为客户带来额外的劳动量。

2. 生产和应用中遇到的问题
外置晶体增加了元件数量,也就增加了不良率的风险。外接晶体放置的位置也会对产品性能产生影响,一般要求晶体越靠近IC 的频率引脚越好,走线尽量的短,不要有高频信号线穿过
晶体区域等。另外,由于成本的因素考虑,部分客户会选择直插型32k 晶体,这也增加了生
产的负担和效率。
高温高湿、高污染的应用环境下,对于外置晶体的RTC 设计是种考验。这种环境条件下容易增加晶体部分的线路阻抗和寄生电容,导致起振困难和精度变差等问题。整个回路特性的变
化也会对晶体本身带来损害,导致产品存在失效的隐患。

3. 难以实现温度补偿
由于材料本身的特性所决定,温度对32k 晶体会产生较大的影响,导致时钟精度漂移。因此在较高要求的应用场合就需要进行温度补偿。温度补偿主要是利用32k 晶体的温度—频率曲
线(Δf/f = B*(T - To)2 + fo)将温度带来的误差进行补偿的一种方法。但是不同厂家晶体的曲率系数B 不尽相同,同时晶体的电路匹配也会使得fo(参比温度下的频率偏差)发生变化,
导致各个温度点对应的频率偏差发生变化,系统将没有办法对其进行温度补偿。如果要实现
高精度的温度补偿就要对每个晶体进行参数标定,很显然这是不现实的。

捕获.JPG

为了解决上述问题,EPSON 为客户提供内置32k 晶体的各种接口以及具有附加功能的
RTC 产品。

捕获.JPG

内置晶体的RTC 具有以下优点:
1. 减少器件数量,使得设计更加紧凑可靠。可以做到小型化和高可靠性。不用再考虑晶
体的布局和走线,另外所有产品都采用SMD 封装,可以提高生产品质和效率。
2. 内置晶体可以保证时钟精度的一致性,可以避免除了温度以外的因素对精度的影响。同时可以为客户节省晶体匹配所花费的精力和时间。EPSON 在出厂前对每颗产品都进
行了频率标定。
3. EPSON 可以提供内置32k 的DTCXO(数字温度补偿振荡器)的超高精度的RTC 产
品。可以实现±5×10-6 / -40~+85℃。(实测数据如下图)

捕获.JPG

4. 可以实现产品的低功耗特性,可以大大增加备用电池的使用寿命。为超长的时钟数据
保持提供可能。
总之,EPSON 作为全球最具实力的时钟器件提供商,我们致力为客户提供高精度、高可
靠性、具有多种接口、功能丰富的RTC 产品,并可根据应用的实际需要设计出更受广大
用户欢迎的产品。


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