內置晶體的實(shí)時(shí)時(shí)鐘優(yōu)勢概述

實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）可獨立完成計時(shí)或事件記錄的功能。目前很多電子產(chǎn)品都具有時(shí)鐘計時(shí)功能，而且對時(shí)鐘的精度要求越來(lái)越高。RTC 產(chǎn)品種類(lèi)繁多，根據封裝尺寸、接口方式、附加功能、時(shí)鐘精度、待機功耗等進(jìn)行分類(lèi)。產(chǎn)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(huì )遇到以下問(wèn)題：

1． 外接晶體的選擇

不同廠(chǎng)家、不同批次的晶體產(chǎn)品會(huì )在個(gè)別參數上不盡相同。按照同一標準設計就可能帶來(lái)較大的時(shí)鐘誤差。為了得到較高精度的時(shí)鐘，要求晶體廠(chǎng)商對32k 晶體進(jìn)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(shí)際設計中的精度需求，因為晶體的實(shí)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(gè)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(huì )帶來(lái)非常大的誤差，同時(shí)也會(huì )帶來(lái)起振緩慢或起振困難等問(wèn)題。實(shí)際設計中確實(shí)會(huì )經(jīng)常遇到此類(lèi)問(wèn)題。因此，晶體的選擇無(wú)疑為客戶(hù)帶來(lái)額外的勞動(dòng)量。

2． 生產(chǎn)和應用中遇到的問(wèn)題

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

高溫高濕、高污染的應用環(huán)境下，對于外置晶體的RTC設計是種考驗。這種環(huán)境條件下容易增加晶體部分的線(xiàn)路阻抗和寄生電容，導致起振困難和精度變差等問(wèn)題。整個(gè)回路特性的變化也會(huì )對晶體本身帶來(lái)?yè)p害，導致產(chǎn)品存在失效的隱患。

3． 難以實(shí)現溫度補償

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

為了解決上述問(wèn)題，EPSON為客戶(hù)提供內置32k晶體的各種接口以及具有附加功能的RTC產(chǎn)品。

內置晶體的RTC 具有以下優(yōu)點(diǎn)：

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(xiàn)，另外所有產(chǎn)品都采用SMD封裝，可以提高生產(chǎn)品質(zhì)和效率。

2． 內置晶體可以保證時(shí)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(shí)可以為客戶(hù)節省晶體匹配所花費的精力和時(shí)間。EPSON在出廠(chǎng)前對每顆產(chǎn)品都進(jìn)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(chǎn)品?？梢詫?shí)現±5×10-6 / -40~+85℃。（實(shí)測數據如下圖）