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    RTC晶振32.768KHz精度該如何調整?

    RTC的主要作用是提供準確的時間基準,計時不準的RTC將失去其意義。

    目前,部分芯片內部已集成RTC,實際測試中在電池供電6小時環境下芯片內部RTC的偏差大約在1-2分鐘。因此,若對RTC實時時鐘有更高的要求則需優先考慮外擴RTC,同時要求時鐘精度更高的RTC,比如PCF8563。

    RTC晶振32.768KHz精度該如何調整?

    (圖一)

    RTC設計電路簡約而不簡單,時鐘芯片的選擇、晶振的選擇、電路設計、器件放置、阻抗控制、PCB走線規范均會影響RTC的時間基準的穩定性。圖1為RTC芯片PCF8563電路設計。

    晶振外接電容的選擇,如圖二所示:

    RTC晶振32.768KHz精度該如何調整?(圖二)

    負載電容:

    Cload= [ (Ca*Cb)/(Ca+Cb) ]+Cstray

    其中Ca、Cb為接在晶振兩引腳到地的外接電容,又叫對地電容,Cstray為晶振引腳至芯片管腳的走線電容(即雜散電容總和),一般Cstray的典型值取4~6pF之間。

    如要滿足晶振12.5pF負載電容的要求:

    Cload= [ (15*15)/(15+15) ]+5=12.5pF

    由于RTC的晶振輸入電路具有很高的輸入阻抗,因此它與晶振的連線猶如一個天線,很容易耦合系統其余電路的高頻干擾。而干擾信號被耦合到晶振引腳導致時鐘數的增加或者減少,考慮到線路板上大多數信號的頻率高于32.768kHz,所以通常會發生額外的時鐘脈沖計數,因此晶振應盡可能靠近OSC1和OSC2引腳放置,同時晶振、OSC1和OSC2的引腳最好布成地平面。

    如圖1所示,R56、R57為I2C總線上拉電阻,PCF8563中斷輸出及時鐘輸出均為開漏輸出,所以也需要外接上拉電阻,如圖1中的的R58、R59,若不使用這兩個信號,對應的上拉電阻可以不用。

    對于PCF8563芯片,需外接時鐘晶振32.768kHz(如圖1的X1),推薦使用±20ppm或更穩定的晶振。PCF8563典型應用電路推薦使用15pF的晶振匹配電容,實際應用時可以作相應的調整,以使RTC獲得更高精度的時鐘源。一般晶振匹配電容在15pF~21pF之間調整(相對于±20ppm精度的32.768kHz晶振),15pF電容時時鐘頻率略偏高,21pF電容時時鐘頻率略偏低。晶諾威科技建議選擇18pF的外接電容較為合適。但值得一提的是,基于電路板實際雜散電容的差異,也曾遇到外接電容取值為22pF時, 時鐘晶振32.768KHz輸出頻率最靠近中心頻率的現象。

    RTC晶振32.768KHz精度調整方法

    • 設置PCF8563時鐘輸出有效(CLKOUT),輸出頻率為32.768KHz;
    • 使用高精度頻率計測量CLKOUT輸出的頻率;
    • 根據測出的頻率,對CB1、CB2、CB3作短接或斷開調整,頻率比32.768kHz偏高時,加大電容值,頻率比32.768KHz偏低時,減小電容值。

    說明:

    圖1中的C41、C42、C43的值在1pF~3pF之間,根據實際情況確定組合方式,以便于快速調整,推薦使用(3pF、3pF、3pF)、(1pF、2pF、3pF)、(2pF、3pF、4pF)。

    注:

    • 以上RTC芯片PCF8563規定所需32.768KHz晶振為無源晶振,其負載CL為12.5pF, 頻率精度為 ±20ppm。但也有芯片對32.768KHz晶振負載要求為6pF、7pF或9pF,請嚴格按照芯片指導說明選擇指定規格晶振。
    • 圖中晶振規格為日本精工SC-32S無源貼片晶振32.768KHz,其替換料為愛普生FC-135。
    0755-23068369
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