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            為什么要用內置晶體的實時時鐘芯片替代32.768kHz晶振晶體

            作者:愛普生代理江蘇南山 發布時間:2020-10-12分類:選型與應用瀏覽:90次

            實時時鐘(RTC)可獨立完成計時或事件記錄的功能。目前很多電子產品都具有時鐘計時功能,而且對時鐘的精度要求越 來越高。RTC 產品種類繁多,根據封裝尺寸、接口方式、附加功能、時鐘精度、待機功耗等進行分類。產品結構上又可分為內置晶體和外置晶體兩種。一般晶體外置這種結構的 RTC 成本較低,但是在設計中常常會遇到以下問題:

            1. 外接晶體的選擇

            不同廠家、不同批次的晶體產品會在個別參數上不盡相同。按照同一標準設計就可能帶來較大的時鐘誤差。為了得到較高精度的時鐘,要求晶體廠商對32k 晶體進行精度篩選。篩選后提供室溫下±20ppm 至±10ppm,甚至±5ppm 的頻率精度,但是這不能保證實際設計中的精度需求,因為晶體的實際頻率輸出精度由晶體和起振電路共同決定,因此即使使用了±5ppm的晶體仍然得不到理想 的精度要求就是這個原因。不同的RTC芯片對晶體的CL值要求不同,如果匹配不當就會帶來非常大的誤差,同時也會帶來起振緩慢或起振困難等問題。實際設計 中確實會經常遇到此類問題。因此,晶體的選擇無疑為客戶帶來額外的勞動量。

            2. 生產和應用中遇到的問題

            外置晶體增加了元件數量,也就增加了不良率的風險。外接晶體放置的位置也會對產品性能產生影響,一般要求晶體越靠近IC的頻率引腳越好,走線盡量的短,不 要有高頻信號線穿過晶體區域等。另外,由于成本的因素考慮,部分客戶會選擇直插型32k晶體,這也增加了生產的負擔和效率。

            高溫高濕、高污染的應用環境下,對于外置晶體的RTC設計是種考驗。這種環境條件下容易增加晶體部分的線路阻抗和寄生電容,導致起振困難和精度變差等問題。整個回路特性的變化也會對晶體本身帶來損害,導致產品存在失效的隱患。

            3. 難以實現溫度補償

            由于材料本身的特性所決定,溫度對32k 晶體會產生較大的影響,導致時鐘精度漂移。因此在較高要求的應用場合就需要進行溫度補償。溫度補償主要是利用32k 晶體的溫度—頻率曲線(Δf/f = B*(T - To)2 + fo)將溫度帶來的誤差進行補償的一種方法。但是不同廠家晶體的曲率系數B 不盡相同,同時晶體的電路匹配也會使得fo(參比溫度下的頻率偏差)發生變化,導致各個溫度點對應的頻率偏差發生變化,系統將沒有辦法對其進行溫度補償。如果要實現高精度的溫度補償就要對每個晶體進行參數標定,很顯然這是不現實的。

            為了解決上述問題,EPSON為客戶提供內置32k晶體的各種接口以及具有附加功能的RTC產品。

            內置晶體的RTC 具有以下優點:

            1. 減少器件數量,使得設計更加緊湊可靠??梢宰龅叫⌒突透呖煽啃?。不用再考慮晶體的布局和走線,另外所有產品都采用SMD封裝,可以提高生產品質和效率。

            2. 內置晶體可以保證時鐘精度的一致性,可以避免除了溫度以外的因素對精度的影響。同時可以為客戶節省晶體匹配所花費的精力和時間。EPSON在出廠前對每顆產品都進行了頻率標定。

            3. EPSON可以提供內置32k的DTCXO(數字溫度補償振蕩器)的超高精度的RTC產品??梢詫崿F±5×10-6 / -40~+85℃。(實測數據如下圖)

            • 4. 可以實現產品的低功耗特性,可以大大增加備用電池的使用壽命。為超長的時鐘數據保持提供可能。
            •  
            • 總之,EPSON作為較具實力的時鐘器件提供商,我們致力為客戶提供高精度、高可靠性、具有多種接口、功能豐富的RTC 產品,并可根據應用的實際需要設計出更受廣大用戶歡迎的產品。如果客戶有任何問題和需求,可以直接電郵 :nj@nscn.com.cn
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