RTC(Real_Time Clock)是實時時鐘的簡稱,RTC是一種集成電路,它具有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,像我們日常生活中常用的手機、筆記本、平板電腦等數碼產品內部都集成有實時時鐘。
RTC產品種類繁多,根據封裝尺寸、時鐘精度、附加功能、接口方式、待機功耗等可進行多種分類。在產品結構上又可分為內置晶體和外置晶體兩種。RTC內置晶振結構的產品通常是內置32.768kHz,也叫實時時鐘模塊。RTC外置晶振一般情況下外接32.768kHz的石英晶振,一般來說晶體外置的RTC成本較低,但是經常會遇到各種各樣的問題。主要問題有以下幾點:
1. 晶體外置具有一定的局限性,晶振選擇不易。
由于廠家和產品批次的不同,因此晶振產品在個別參數上也不盡相同。若是不同參數晶振按照同一標準設計就可能帶來較大的時鐘誤差。不同的時鐘芯片對晶振的CL值要求也不同,如果匹配不當也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。在實際操作中確實會經常遇到此類問題。因此,外置晶振的選擇無疑給客戶帶來了額外的勞動量。
2. 產品不良率較內置晶振要高。
采用外置晶振結構在一定程度上增加了元件數量,也就增加了產品的不良率。另外外置晶振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。由于部分客戶考慮成本因素,可能會選擇直插型32.768kHz石英晶振,這也增加了產品生產的負擔和效率。在高溫高濕、高污染的應用環境下,對于外置晶體的RTC設計是種考驗。
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32.768K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。
正因為有這些問題存在,所以推出新的解決方案,采用的內置晶振結構,內置32.768KHz晶振的各種接口以及具有附加功能的RTC產品。
如圖所示:
產品實物圖 產品電路圖
那么內置晶振結構相比外置晶振具有哪些方面的優勢呢?
首先,相比外置晶振,內置晶振結構的RTC產品中元件數量少,使得產品整體設計更加緊密,實現了時鐘芯片的小型化和高可靠性。不需要再考慮外置晶振的布局和走線,內置晶振RTC產品均采用貼片封裝,提高了產品生產效率和品質。
其次,內置晶振可以保證電子產品的時鐘精度一致性,減少了除溫度以外的外界環境因素對精度的影響。同時又為客戶節省了外置晶振選擇所花費的時間和勞動力。內置時鐘晶振在出廠前都對每顆產品進行了頻率標定,可以保證頻率的一致性。
再次,可以提供內置32.768KHz的DTCXO(數字溫度補償振蕩器)的超高精度的RTC產品。該產品實現了±5ppm的高精度和-40~+85℃工作溫度范圍.
最后,實現了外置晶振結構的RTC產品所沒有的低功耗特性,很大程度上增加了備用電池的使用壽命。低功耗特性為超長的時鐘數據保持提供了可能。