RTC晶振设计指南
用于RTC的32.768kHz晶振电路的设计

M 1 以替 代 图 1中的 iv , 可 n l 忽略 沟道 长度调 制效 应 、 体效应 和 晶体管 的 寄生 电容 . 1的漏 电流 等于 M
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图 2 晶 体 的 等 效 电路
Fi 2 Equi lntcic i f c y t l g. va e r u to r s a
收稿 日期 : 0 6 1 — 1 2 0 — 0 2 作者简 介 : 王 跃 (9 O )男 , 18 一 , 内蒙 古 通 辽 人 , 士 研 究 生 . 硕
关 键 词 :晶振 ; 阻 ; 时 时钟 负 实
中 图 分 类 号 : N4 T 3 文献标识码 : A
0 引
言
在 很 多数 字 集成 电路 中都 要用 到 实 时 时钟 ( TC,R a T meC o k , R e l i lc ) 而确 保 RTC工作 计 时 准确 的 关 键部 分就 是 3 . 5 Hz的晶体 振荡 器 电路 . 文介 绍 了集 成 3 . 6 Hz晶体振 荡 电路 的设 计 方法 及 2 7 6k 本 2 7 8k
以等 效为 右边 的串连谐 振 电路 , 如果 要 维持 电路 振 荡 , 须保 证 z 必 c的实部 也 就是 负 阻部 分 的 l 。 l R ≥足.
其 中
Z 一 1 ∥R ∥ (
阻 , 晶体 提 供其 振荡 所需 要 的能 量 ; 为 R2用 来 降低对 晶体 的驱 动 能量 , 以防 止 晶体 振 坏或 出现异 常 ; 反相
晶振设计参考资料搜集word文档

晶振设计1.振荡器类型振荡方式低功耗振荡LP(Low Power)标准晶体振荡XT(Crystal/Resonator)高速晶体振荡HS (High Speed)阻容振荡 RC(Resistor/Capacitor)1.1典型的外部并行谐振振荡电路.74AS04反相器以来实现振荡器所需的180°相移,4.7KΩ的电阻用来提供负反馈给反相器,10KΩ的电位器用来提供偏压,从而使反相器74AS04工作在线性范围内。
1.2典型的外部串行谐振振荡电路.74AS04反相器用来提供振荡器所需的180°相移, 330Ω的电阻用来提供负反馈,同时偏置电压。
1.3 RC振荡:如果R EXT低于2.2KΩ,振荡器将处于不稳定工作状态,甚至停振。
而R EXT大于1M[时,振荡器又易受噪声、湿度、漏电流的干扰。
因此,电阻R EXT取值最好在3KΩ~100KΩ范围内。
在不接外部电容时,振荡器仍可工作,但为了抗干扰及保证稳定性,建议接一20PF以上的电容。
其中,EN 为势能信号,其 Active 为“1”,振荡频率取决于 R C 的值,经验近似估算值为 T=2.2RC,在实际IC DESIGN 时,常常把 R C 都做在 IC 内部,但是,留两个PAD在外面,可以通过调整并联在外的电阻值来微调频率。
此为单稳态形振荡器,必须输入一个触发信号VIN,“HIGH”PULSE,其宽度要求大于门延迟(GATE DELAY)一倍以上即可,之后便可以一直振荡下去,除非VIN输入端为固定高电平时才停止振荡有 GATE 的传输延迟形成自激振荡,这样,只要能调整延迟时间的大小,就可控制振荡频率。
振荡器基本上是一个具负反馈的放大器,由于 Loop Gain 在大小上大于“1”,而相位等于 360 度时,此时不需要外界的信号,自然就造成一稳定的振荡信号,因此振荡器的结构必须包括:A、在振荡频率下具有功率增益的主动元件。
B、振荡频率的决定元件。
晶振手册-2015年A版

军用 > 航空航天 > 导航 > 通信 > 测控 > 仪器与设备产品选型手册XO - 晶体振荡器OCXO - 恒温晶体振荡器TCXO - 温补晶体振荡器VCXO - 压控晶体振荡器AVXO - 抗振晶体振荡器MXO - 倍频晶体振荡器PLXO - 锁相晶体振荡器成都世源频控技术有限公司是一家高端射频与微波产品整体解决方案提供商。
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世源频控技术拥有数条射频与微波产品的柔性生产线,针对不同客户的需求进行产品的设计及制造。
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我们的产品:•恒温晶体振荡器(OCXO)• 温补晶体振荡器(TCXO)• 压控晶体振荡器(VCXO)• 抗振晶体振荡器(AVXO)• 倍频晶体振荡器(MXO)•锁相晶体振荡器(PLXO)世源频控技术具有一流的技术开发工具和生产检测设备。
如相位噪声测试仪、信号源分析仪、信号分析仪、高精度频率计、示波器、高低温试验箱、振动试验台及专用自动测试系统等。
领先的设计、先进的生产检测设备以及严格的质量过程控制保证了产品的质量与可靠性,提高了产品的生产效率。
世源频控技术的产品广泛应用于频率源(频率合成器)、同步时钟、电信设备及基站(含无线通信、移动通信设备及卫星通信)、数字交换和无线电测试测量仪器等领域,并为全球的军用、航空航天、仪器仪表、通信设备和卫星导航等行业的企业提供大量的高品质产品及服务。
世源频控技术致力于通过专业的产品及良好的服务,注重客户意见,持续极力为客户提升价值。
1. 恒温晶体振荡器(OCXO)------------------------------------------------------------------第04页~第30页2. 温补晶体振荡器(TCXO)--------------------------------------------------------------------第31页~第41页3. 压控晶体振荡器(VCXO)-------------------------------------------------------------------第42页~第43页FCOX2系列<超高稳定度,超低老化率,50.8mm 50.8mm H mm>-----------------------------------------第05页~第06页 FCOX3系列<极低相位噪声,50.8mm 50.8mm 19.0mm,SMA-F>-----------------------------------------第07页~第08页 FCOX4系列<超低相位噪声,38.1mm 38.1mm 12.7mm>--------------------------------------------------第09页~第10页 FCOX5系列<超低相位噪声,38.1mm 38.1mm 12.7mm>--------------------------------------------------第11页~第12页 FCOX7系列<超低相位噪声,小体积,25.4mm 25.4mm 12.7mm>-----------------------------------------第13页~第14页 FCOX8系列<超低相位噪声,超小体积,20.320.39.7(or 11.4)mm>--------------------------------------第15页~第16页FCOX9系列<极低相位噪声,试验室级应用,74.6344.4525.4mm>--------------------------------------第17页~第18页FCOX10系列<低相位噪声,超小体积,25.415.249.7(or 11.4)mm>--------------------------------------第19页~第20页FCOX12系列<低相位噪声,表面贴,25.522.210.0mm>---------------------------------------------------第21页~第22页FCOX17系列<超低相位噪声,35.4mm 26.7mm 12.7(or 13.6)mm>--------------------------------------第23页~第24页 FCOX18系列<超高稳定度,超低老化率,51.3.0(or 25.4)mm>-----------------------------------第25页~第26页 FCOX101系列<超低功耗,超小体积,低相位噪声,插件,21.013.6.5mm>------------------------------第27页~第28页FCOX102系列<超低功耗,超小体积,低相位噪声,表面贴,25.415.24.7mm>-------------------------第29页~第30页FCTX8系列<超低相位噪声,20.3mm 20.3mm 9.7(or 11.4)mm>------------------------------------------第32页~第33页 FCTX9系列<超低相位噪声,25.4mm 15.24mm 9.7(or 11.4)mm>----------------------------------------第34页~第35页 FCTX10系列<超低相位噪声,表面贴,27.4mm 17.8mm 5.9mm>-----------------------------------------第36页~第37页 FCTX12系列<超低相位噪声,表面贴,25.5mm 22.2mm 6.7mm>-----------------------------------------第38页~第39页 FCTX13系列<低相位噪声,超小体积,表面贴,17.014.0 6.0mm>-----------------------------------------第40页~第41页FCVX3系列<低相位噪声,表面贴,27.4mm 17.8mm 5.9mm>---------------------------------------------第42页~第43页×××××××××××××××××××××41.3×19××8××8××××××××××××晶体振荡器QUARTZ CRYSTAL OSCILLATOR5. 倍频晶体振荡器(MXO)---------------------------------------------------------------------第51页~第55页MXO4系列<极低相位噪声,极低杂散,50.0mm 50.0mm mm>-------------------------------------------第52页~第53页MXO7系列<双路输出,低相位噪声,低杂散,50.8mm 50.8mm mm>------------------------------------第54页~第55页××H ××H 倍频晶体振荡器MULTIPLIED CRYSTAL OSCILLATOR4. 抗振晶体振荡器(AVXO)-------------------------------------------------------------------第44页~第50页AVXO3系列<抗振设计,优秀动态相位噪声,38.138.119.0(or 16.0)mm>-------------------------------第45页~第46页 AVXO4系列<抗振设计,优秀动态相位噪声,38.138.119.0(or 16.0)mm>-------------------------------第47页~第48页 AVXO6系列<抗振设计,卓越动态相位噪声,50.850.827.0mm>-----------------------------------------第49页~第50页××××××抗振晶体振荡器ANTI-VIBRATION CRYSTAL OSCILLATORNEW !NEW !NEW !NEW !6. 锁相晶体振荡器(PLXO)----------------------------------------------------------------第56页~第60页PLXO1系列<内置PLL,极低相位噪声,50.8mm 50.8mm 19.0mm,SMA>----------------------------第57页~第58页 PLXO2系列<内置PLL,小体积,低相位噪声,35.4mm 26.7mm 12.7mm>----------------------------第59页~第60页××××锁相晶体振荡器PHASE LOCKED CRYSTAL OSCILLATOR7. 客户订货信息表---------------------------------------------------------------------------------第61页客户订货信息表8. 新产品发布专栏--------------------------------------------------------------------------------第62页新产品发布专栏---NEW PRODUCTS RELEASE敬请关注!-恒温晶体振荡器<OVEN CONTROLLED CRYSTAL OSCILLATOR>超短预热时间FCOX350.8mm X 50.8mm X19.1mmFCOX17FCOX7FCOX8FCOX10FCOX10121.0X13.6X8.5mmFCOX10225.4X15.24X8.7mmNEW !NEW !NEW!FCOX12NEW !OCXOFCOX2产品数据手册 Rev A电性能参数输出信号(客户定义)标称频率 5~20MHz 输出波形 正弦波或方波输出功率,正弦波 0~+13.0dBm 初始频率准确度 ±0.05~±0.3ppm 谐波,正弦波 -30dBc max.杂波,正弦波 -70dBc max.相位噪声(客户定义)OSC @ 10MHz@1Hz -85~-110dBc/Hz @10Hz -110~-140dBc/Hz @100Hz -135~-155dBc/Hz @1KHz -145~-165dBc/Hz @10KHz -150~-166dBc/Hz @100KHz -150~-168dBc/Hz @1MHz -150~-168dBc/Hz稳定度(客户定义)温度稳定度 ±短期稳定度 ±1E-10~±5E-13/s 老化率 ±1E-7~±1E-8/y50~±0.1ppb 电源电压(客户定义)工作电压 +5.0V 或+12.0V 或+15.0V 最大工作电流 500~1500mA max.稳定工作电流 200~700mA max.预热特性 1~15分钟,达到±1E-7~±1E-8频率调节(客户定义)频率调节方式 电调节(EFC )压控电压范围 0~2.5~5.0V 频率牵引范围 ±0.3~±1.0ppm 频率牵引斜率 正输入阻抗 100k Ω min.环境适应性(客户定义)工作温度范围 最宽-55℃~+85℃机械冲击 GJB-360B,方法213,15g,11ms,半正弦温度冲击 GJB-360B,方法107,-55℃~+85℃,5次2随机振动 GJB-360B,方法214,0.04g /Hz,3个轴向存储温度范围-55℃~+100℃.标签纸,位于产品外壳顶部,包括生产厂家标识、产品型号、标称频率、序列号、生产日期等信息。
晶振知识普及及设计指导

4.
5. 6. 7.
晶振的通用参数
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 封装 :HC-49US/DIP为首选。选择封装主要考虑的是性价比。DIP比SMD
便宜。真贴片的成本则更高。
频率范围:基频(3.6~40MHz),三次泛音(2590MHz)。建议48M以上必须选择三次泛音。 振动模式:AT基频,BT基频,泛音(3±50PPM。通常主芯片用±30PPM,解调
注意:对于48M三次泛音,ESR不可能做到小于40. 不能因为启 振条件不满足而强行要求晶体厂做小ESR。
实际应用中注意的问题
• 标准电路(基频):
• •
Rf 反馈电阻。Rx限流电阻。 CL1,CL2匹配电容。
•
标准电路(泛音):
LX,CL5谐振在基频
实际应用中注意的问题(续1)
•
反馈电阻(Rf):有的主芯片已内置了,外面可以不加。但如果没有内置, 必须要外加。反馈电阻可使放大器处于线性区域。
晶振的通用参数(续)
Freq Range(MHz) 3.570-3.999 4.000-4.999 5.000-5.999 6.000-7.999 8.000-9.999 10.000-14.999 15.000-35.000 20.000-40.000 30.000-90.000 60.000-150.000 Mode of Oscilation AT Fund. AT Fund. AT Fund. AT Fund. AT Fund. AT Fund. AT Fund. BT fund/3rd Overtone 3rd Overtone 5rd Overtone HC-49US ESR(MAX) 150 120 100 90 80 60 40 40 70 /
晶振布局指南(Best Practices for the PCB layout of crystal)

A V R18R1866:晶振布局指南Best Practices for the PCB layout ofOscillators1.简介我们通常所使用的振荡器是皮尔斯振荡器(Pierce 个带宽很窄的选频滤波器组成.放大器集成在芯片内部,滤波器则是由晶振或陶瓷谐振腔(ceramic resonator)构成,如图1:图1M i c r oc oco翻译:地球仪diqiuyi2010@ 该系统的输入阻抗在谐振频率上很低使它更容易受到周围电路的干扰.此外,1V以下,这进一步降低了其抗干扰的能力.8128A–AVR–03/082.描述为了增强振荡器抗干扰的能力,PCB 布局十分重要.如图2:图2.PCB 布局实例.晶振/Cout接地点2A VR VR18181866AV1866AVR R183.设计指南为降低由振荡器引发问题的风险,我们建议您遵循如下设计指南:•晶振或谐振腔对于寄生电容和其它信号带来的干扰十分敏感.因此布局时要远离高速信号线,以降低Xin与Xout管脚和其它信号线之间的容性耦合.•晶振的线路与数字信号线越远越好,尤其是时钟信号线或频繁改变状态的信号线.信号之间的串扰会影响振荡器的波形.•负载电容的接地点需要足够的短,以避免来自USB,RS232,LIN,PWM与电源线的返回电流.•负载电容的漏电流要小,热稳定性要好(如NPO或COG型号).•两个负载电容需要挨的很近。
•负载电容中的Cin优先靠近GND和Xin管脚.•寄生电容会降低增益裕度.因此要尽可能的降低寄生电容,下面给出寄生电容的典型值:–Xin对地:1pF–Xout对地:2pF–Xin对Xlout:0.5pF这些数值与元件的封装也有少许关联.•为降低Xin与Xout两管脚之间的寄生电容,就要使其引出的两条线离得越远越好.•在晶振下方需要铺地,并与振荡器的地相连.•将晶振和陶瓷谐振腔所需要的外部电容与晶振外壳一同接地(该条附原文:Connect theexternal capacitors needed for the crystal and the ceramic resonator operation aswell as the crystal housing to the ground plane).•如果是单层板,建议在振荡器电路各元件周围设置一保护环(guard ring),并将其连接到相应的接地引脚.38128A–AVR–03/08H ea eadqu dqu dquaa r t e r s I n t e r n a t i o n a lA t me mel l C o r po porr a t i o n 2325Orchard Parkway San Jose,CA 95131USATel:1(408)441-0311Fax:1(408)487-2600A t me mell A s i a Room 1219Chinachem Golden Plaza 77Mody Road Tsimshatsui East Kowloon Hong KongTel:(852)2721-9778Fax:(852)2722-1369A t me mel l E u r op ope e Le Krebs8,Rue Jean-Pierre Timbaud BP 30978054Saint-Quentin-en-Yvelines Cedex FranceTel:(33)1-30-60-70-00Fax:(33)1-30-60-71-11A t me mel l Ja Japp a n 9F,Tonetsu Shinkawa Bldg.1-24-8ShinkawaChuo-ku,Tokyo 104-0033JapanTel:(81)3-3523-3551Fax:(81)3-3523-7581P r o du duc c t C on ontt a c t W e b S i teT ec echn hn hni i c a l S u p po por r t AVR@S a l e s C on ont t ac actt /contactsL i t era erat t u r e Re Req q u es estt s /literatureD is isc c la laii m e r :The information in this document is provided in connection with Atmel products.No license,express or implied,by estoppel or otherwise,to any intellectual property right is granted by this document or in connection with the sale of Atmel products.EXCEP EXCEPT T A S SE SET T F O R T H I N A T M E L ’S T E R M S AN AND D C O ND NDI-I-T I O N S OF SA SAL L E L O C A T E D ON A T M E L ’S WE WEB B S I T E ,A T M E L AS ASS S U M E S N O L I A B I L I T Y WH WHA A T S O EV EVE E R AN AND D D I S C L A I M S AN ANY Y EXPRES EXPRESSS ,I M P L I E D OR S T A T U T O R Y W ARRAN ARRANT T Y RE REL L A T I N G T O I T S P R O DUC DUCT T S I NC NCL L UD UDI I N G ,BU BUT T N O T L I M I T E D T O,T H E I M P L I E D W ARRAN ARRANT T Y OF M ERCHAN ERCHANT T A B I L I T Y ,F I T NE NES S S F O R A P AR ART T I CU CUL L A R PURP PURPO O SE SE,,O R N O N -I N F R I N G E M E N T .I N N O EV EVE E N T S HA HAL L L A T M E L B E L I AB ABL L E F OR A N Y D I REC RECT T ,I ND NDI I REC RECT T ,C O NSE NSEQ Q U E N T IA IAL L ,P UN UNI I T I VE VE,,S P EC ECI I A L OR I NC NCI I DEN DEN--T A L D A M A G E S (I N C L UD UDI I N G ,W I T H O U T L I M I T A T IO ION N ,DA DAM M A G E S F O R L O S S OF P R O F I T S ,BUS BUSI I NES NESS S I N T ERRUP ERRUPT T IO ION N ,OR L O S S OF I N F O R M A T I O N )AR ARII S I N G O U T OF T H E US USE E OR I NAB NABI I L I T Y T O US USE E T H IS D O CU CUM M EN ENT T ,EV EVE E N IF A T M E L HA HAS S BEE BEEN N ADV ADVI I SE SED D O F T H E P O S S I B I L I T Y O F S U CH DA DAM M A G ES ES..Atmel makes no representations or warranties with respect to the accuracy or completeness of the contents of this document and reserves the right to make changes to specifications and product descriptions at any time without notice.Atmel does not make any commitment to update the information contained herein.Unless specifically provided otherwise,Atmel products are not suitable for,and shall not be used in,automotive applications.Atmel’s products are not intended,authorized,or warranted for use as components in applications intended to support or sustain life.©20020088A t me mel l C o r p o ra rat t i o n .A l l r ig igh h t s reserve reservedd .Atmel ®,logo and combinations thereof,and others are registered trademarks or trademarks of Atmel Corporation or its subsidiaries.Other terms and product names may be trademarks of others.。
用于实时时钟的32.768kHz晶振电路分析与设计

用于实时时钟的32.768kHz晶振电路分析与设计
摘要:提出了一种采用晶振和比较器的结构实现实时时钟RTC的32. 768kHz集成晶体振荡电路的方法。
设计基于UMC 0. 18um 工艺参数,并使用Hspice 对所设计的电路进行仿真,通过分析其各项性能指标,验证了电路具有起振时间短,波形稳定,功耗低,所占芯片面积小的特点。
0 引言
在很多数字集成电路中都要用到实时时钟(RTC , Real Time Clock)电路,而确保RTC 工作计时准确的关键部分就是32.756kHz 的晶体振荡电路。
传统的RTC 电路是采用反相器对晶振产生的波形做整形,所用起振时间需要几个ms ,如果用过多的反相器会加大电路功耗。
本文提出一种用晶体起振电路模型和比较器搭建的晶振电路,晶振模型部分用于产生32. 768kHz的正弦波,比较器部分将波形整形为最终需要的时钟波形。
但是本文中所介绍的整
个晶振电路的起振时间只需要几个μs ,而且电路所需静态电流少,耗功率小,版1 电路结构
2 具体电路分析
按晶振部分和比较器部分分别给出具体电路的分析。
2. 1 晶振部分的电路分析
以下通过负阻的角度来分析电路的工作原理,其具体等效方法为:设流进OUT 点的电流为I ,Ribias 两端的电压为V ,NMOS 管上的漏电流为gmVIN ,则:
联立这两个式子,消去VIN 即可得到:
从而,起振电路的等效阻抗:
如果要维持电路振荡,必须保持Zc 的实部与R1 之和是零或者负值,这。
rtc温度补偿补偿晶振的精度

rtc温度补偿补偿晶振的精度1. 引言RTC(Real-Time Clock)是一种能够提供准确时间和日期信息的电子设备。
而晶振是RTC中的重要组成部分,负责提供稳定的时钟信号。
然而,晶振的频率会受到温度的影响而发生变化,从而影响RTC的准确性。
因此,为了提高RTC的精度,需要进行温度补偿。
2. 温度对晶振的影响温度会导致晶振的频率发生变化,主要原因是晶体的物理性质会随温度变化而改变。
一般来说,温度升高会导致晶体的振荡频率增加,温度降低则会使振荡频率减小。
这种频率变化对于RTC来说是不可忽视的,因为即使温度仅变化几度,晶振频率的变化也可能导致RTC的时间计算错误。
3. RTC温度补偿原理RTC温度补偿是通过测量环境温度并根据温度变化来调整晶振频率,从而实现对晶振精度的补偿。
一般来说,RTC温度补偿分为两个步骤:温度测量和频率补偿。
(1) 温度测量:通过传感器等设备测量环境温度,获取当前温度值。
(2) 频率补偿:根据温度的变化,计算需要补偿的频率值,并通过控制电路对晶振频率进行调整。
4. RTC温度补偿的应用RTC温度补偿广泛应用于需要高精度时间计算的领域,例如航空航天、通信设备、工业自动化等。
在这些领域中,时间的准确性对于系统的正常运行至关重要。
通过RTC温度补偿,可以提高系统的时间精度,减少时间误差,提高系统的可靠性和稳定性。
5. RTC温度补偿的实现RTC温度补偿的实现需要依赖精确的温度传感器、控制电路和补偿算法。
常见的温度传感器包括热敏电阻、温度传感器芯片等,用于测量环境温度。
控制电路则根据测量到的温度值计算需要补偿的频率值,并通过控制晶振的振荡电路对晶振频率进行调整。
补偿算法可以根据具体的应用需求进行设计,常见的有线性补偿、多项式补偿等。
6. RTC温度补偿的挑战与改进RTC温度补偿在实际应用中还面临一些挑战。
首先,温度传感器的精度和稳定性对补偿效果有重要影响,需要选择合适的传感器以确保温度测量的准确性。
STM32RTC对晶振的要求实在不地道

签名:
netjob 发表于 2008-8-20 22:30 ST MCU 9楼: 楼主,
看看 公版电路上的32768就是用4脚封装的那种 MC-306,而非AT-26 的,
我以前在ARM7/ARM9上都用MC-306,EPSON 的,感觉也差不多 的。 深圳华强一楼有好多的,找找吧。
ijk 发表于 2008-8-21 10:16 ST MCU 12楼: 32k晶振的价格
32k晶振的价格,在alibaba上面,有人报价甚至只有0.2元,不知道是真还是 假?
zhwxc 发表于 2008-8-21 10:17 ST MCU 13楼: 小东西小量采购就是麻烦
深圳买元件当然是方便啰,但是并不是所有的用户都在深圳。而且这种小东西采购不比芯片,有具体的公司和型号,比较方便异地采购。几毛钱的东西,量又不大时,实在是 比较麻烦。而且6p是商家说的,用户也没有办法验证。STM32最麻烦的就是12.5p的晶振也可以工作,但是出问题的几率大概在10%-20%左右,并不高,很可能通过了你的 出厂测试运行一段时间后突然出现问题。它要是12.5p根本不工作也好办。做产品的最怕的就是随机性的问题,特别是出现频率还不高的时候,往往要运行一段时间后才出问 题,这才是STM32的RTC最让人不放心的。
pheavecn 发表于 2008-9-2 20:48 ST MCU 16楼: 半导体工艺和晶体工艺还是完全不同吧?
一个是化学和光学,一个是纯机械加工。
armtft 发表于 2008-9-3 01:18 ST MCU 17楼: 与设计工程师探讨 了么?
香水城 发表于 2008-8-19 18:36 ST MCU ←返回版面 2楼: 谢谢楼主的意见 “帮助大晶振厂家形成垄断”之说不敢苟同,ST从来不会与任何厂家串通以图垄断之意。 至于这个限制的具体原因我不清楚,我估计应该是制造工艺问题,但我需要与设计工程师探讨之后才能有明确的 说法。
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RTC (实时时钟) 晶振设计指南
翻译: 陈其龙(香港商鼎盛国际有限公司总经理)
(适用于FM31 系列,FM3808,FM30C256所有的RTC芯片)
总体概述
FM31 系列,FM3808,FM30C256 集成了处理器外围器件,它集成了FRAM 非易失性存储器和实时时钟于一体。
实时时钟在VDD 掉电以后自动切换到后备电源。
在使用后备电源的情况下,实时时钟耗电量很少以便其可以长期工作。
本应用笔记提醒系统设计者在使用实时时钟时应注意的问题。
振荡器和晶体
任何实时时钟的核心都是晶振,它为分频计数器提供精确的与低功耗的时基信号,它可以用于产生秒、分、时、日等信息。
为了确保时钟长期的准确性,晶振必须工作正常,不能受到干扰。
除了晶体之外,所有必须的元件都被集成在器件之内。
如果有额外的诸如电容和电阻等元件被连接到X1和X2引脚,晶振将不能正常工作。
这种情况下,直流工作点将发生偏移,晶振频率也会偏移,甚至在上电时,晶振不能正常起振。
具有10pF电容和10M阻抗的被动示波器探针也会影响晶振正常工作。
所有的32.768KHZ 晶体都有等效电容。
市场上最为普遍的32KHZ 晶体有两种类型:6pF 和12.5pF。
在操作时,晶体必须符合推荐的容性特性。
那就是说,X1/X2引脚的容性负载必须为6pF。
所有的FRAM实时时钟都设计使用6pF 类型的晶体。
以上简化的晶振示意图显示了穿孔晶振与芯片内的C1和C2的连接。
芯片内的这两个电容值
为12pF,它们和晶体一起工作。
因此CLOAD值为C1*C2/(C1+C2)或6pF.。
两个电阻每个为1千欧,它可以调整相位以提高晶振的工作稳定性。
所有带有实时时钟的Ramtron 外围器件都选择6pF 晶体以在使用后备电源时实现最低功耗。
一个12pF 的晶体晶振的功耗是6pF 晶体晶振的两倍。
值得注意的是:晶振内的150nA 电流源为电路提供一个低值的直流偏置电流。
晶振可能由于噪音和X1/X2 引脚上额外负载的影响而引起工作晶振32.768KHZ 频率不能被直接监控。
不能在X1 和X2 引脚上增加电容,也不可以用探头直接接触。
以下推荐几种检测晶振频率的方法:2、在实时时钟控制寄存器中,(在FM30C256和FM3808 中为Flages 寄存器),将CAL 位设置为1。
这一操作将CAL:引脚(FM3808 中的INT)变为512Hz 的监控器。
512Hz 是晶振频率的64 分3、可使用频率计数器或其他精确频率测量仪器测量晶振频率(可使用数码示波器观察十个周期以上,而不是只观察一个周期)。
你希望读到512Hz 这一精确频率值,但只要测量值在
511.975-512.025Hz 之间,我们就可以认为晶振工作正常。
CAL(4:0)寄存器位能够使实时时钟误差率小于2ppm。
0.025Hz 晶振误差大约引起50ppm的时钟误差.
尽管50ppm 的时钟误差距离精确值比较远,但它在校准设置功能可纠正能力范围之内。
为了进一步测试晶振,系统微控制器可进入或退出校准状态。
为确保频率的准确性,可以连续监控512Hz 的频率输出。
如果频率改变较大,那么晶振有可能受到噪音的影响。
如果你采用推荐的电路布局,实时时钟晶振的工作性能将极大提高。
重点提示:校准设置CAL(4:0)不会影响到512Hz 输出。
改变CAL(4:0)位,CAL(INT)引脚上512Hz 频率不会改变。
实时时钟的校准是通过对64 分频计数器的输出进行数字调整,不能通过改变晶体频率进行校正
布局推荐
X1 和X2 晶体引脚均为高阻引脚,必须小心处理。
需确保晶体与X1,X2 引脚之间的连线距离最短,必须小于5mm。
2. 确保VDD引脚具有良好的退藕性。
(VDD与地之间连接一个0.1uF电容)3. 即使信号位于板内层,也不能允许信号线靠近X1 和X2 引脚。
在晶体引脚周围使用接地保护环。
在内部或板反面使用接地保护敷铜。
图三:X1 和X2 引脚周围的保护环
目前有很多表面封装晶体可用。
图三为FM31系列和SMD晶体的布局示图。
应当注意:通过图中示意的孔将保护环与地相连。
Abracon, Citizen,Epson, Raltron, and Saronix 制造32kHz 6pF表面晶体。
推荐的6pF晶体将保证晶振以32.768Hz的频率正常工作。