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浅谈实时时钟芯片技术

时钟芯片

不可编程芯片有哪些?就像不能飞的动物有哪些?直接回答你不能飞的,还不如回答哪些能飞来的方便。


处理器、FPGA、CPLD、DSP这就是主流的4种可编程芯片。其中处理器是个大类,包含各种位数的单片机、电脑的CPU、以及ARM的一系列手机用芯片,还有符合芯片,比如一些是单片机+无线功能的芯片,如带单片机内核的蓝牙芯片。
此外,一些可简单编程的芯片,比如时钟芯片,你可你设置它到特定时间点时某个管脚电平电话,或者是数字温度芯片输出温度格式以华氏度输出。这类芯片一般是配合单片机使用,所以你也可以把这类芯片认为是能设置,而不是可编程。

余下的基本就是不可编程的芯片了。

什么是实时时钟芯片,它都包含哪些功能,时钟芯片选型需要重点关注的指标有哪些?本文将为您做出基本的叙述。
RTC是实时时钟芯片(REAL TIME CLOCK)的简称,属于应用非常广泛的集成电路,应用领域包括个人电脑、手机、平板电脑、各种门禁考勤、仪器仪表、通信基站等。
时钟芯片能够提供一个稳定可靠的,低功耗的万年历,与软件实现的*大差别是,硬件万年历减小了软件设计的难度以及软件资源的开销,提高了时钟的可靠性。国内外做时钟芯片的厂家很多,比较常见的有NXP、Dallas、intersil、HT、EPSON、RICOH等等。比较常见的型号有NXP的PCF8563系列PCF2129系列,Dallas的DS1302/1307 DS3231系列,intersil的isl1208系列,EPSON的RX8025/8025T等。
时钟芯片的精度是*能体现技术含量的指标,高精度*有代表性的是PCF2129系列产品、EPSON的RX8025/T系列、DS3231系列等,它们的精度能够做到常温2ppm(也就是0.17s/d),高低温环境下±3.5ppm。这个精度主要取决于对晶体温度曲线的补偿情况.温度曲线如下图.


晶体温度曲线图

可以看出来,晶体的温度曲线是一条多次曲线,是非线性的。在温度达到-40℃或者85℃的情况下,从上图可以看出,时钟精度偏差在-160ppm左右,要做到全温范围内5ppm的精度,那么就需要在时钟芯片内部增加温度传感部分,补偿电路部分。也就是说高精度的时钟芯片其实就是一颗普通的时钟芯片+温度传感器+补偿修调电路(模拟或者数字修调)。
对于不带补偿的时钟芯片,说到精度只能是常温下的精度,其中这个精度主要取决于外围的晶体与晶体引脚的匹配电容的大小,在常温下通过调整外围的匹配电容值可以将时钟芯片调整到常温下比较高的精度。如下图.

用户在选取时钟芯片需要关注的指标主要有如下几点:
1、精度
根据需要的精度选择满足该精度的时钟芯片以及外围的相关器件。
2、功耗
选择功耗小的时钟芯片,有利于增加电池的使用时间。
3、工作电压
这个需要所选择时钟芯片能够配合主电路板的供电选择。
4、通信接口
根据主控的接口类型来选择合适的时钟芯片。
5、封装形式
根据电路板空间大小来选择适合的时钟芯片。

晶体外部匹配电容接线图

需要调整的就是外部的CT电容,走时如果偏快,就是CT值偏小,就需要加大CT的电容值,如果走时偏慢,就是CT偏大,就需要减小CT的电容值。理论上是每个芯片都能够调整到0ppm的,但由于选择的晶体一致性的问题,外置晶体的精度基本上都在10ppm以上。


时钟芯片