为什么要用内置晶体的实时时钟芯片替代32.768kHz晶振晶体?

发布网友发布时间：2022-04-26 16:09

共1个回答

热心网友时间：2023-10-13 16:26

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。

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。

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℃。

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。