[組圖]實時時鐘電路設計

2.1 晶振與精度

晶體振蕩器在固定頻率振蕩器中能夠提供較高的精度，絕大多數(shù)RTC采用32.768kHz的晶體，晶體振蕩器輸出經(jīng)過分頻后會產(chǎn)生1Hz的基準來刷新時間和日期。RTC的精度主要取決于晶振的精度，溫度變化時，音叉晶振所具有的拋物線型的頻率響應特性曲線如圖1所示，23ppm的溫漂大約每月產(chǎn)生1分鐘的時鐘誤差。晶振一般在特定的電容負載下，其調(diào)諧振蕩在正確的頻點，而當晶振調(diào)諧于12.5pF負載的RTC電路中時，使用6pF負載的晶振將會使時鐘變快。Dallas Semiconductor提供的所有RTC均采用內(nèi)部偏置網(wǎng)絡，因而晶振可直接連接到RTC的X1、X2引腳，而不需要額外的元件。由于RTC的晶振輸入電路具有很高的輸入阻抗（大約109Ω），因此，它與晶振的連線猶如一個天線，很容易耦合系統(tǒng)其余電路的高頻干擾。而干擾信號被耦合到晶振引腳將導致時鐘數(shù)的增加或減少?？紤]到線路板上大多數(shù)信號的頻率高于32.768kHz，所以，通常會產(chǎn)生額外的時鐘脈沖計數(shù)。因此，晶振應盡可能靠近X1、X2引腳安裝，同時晶振、X1/X2引腳的下方最好布成地平面。圖2是一個推薦的晶振布線圖，其數(shù)字信號引腳需遠離晶振和振蕩器引腳，對于那些會產(chǎn)生明顯的射頻輻射的元件，設計時應加以屏蔽，并使其遠離晶振，特點是低功耗晶振，它對鄰近的射頻干擾非常敏感，往往會導致時鐘加快。

另外，由于振蕩器啟動時間、晶振的性能以及線路板的布局有關。實際上，較大的等效串聯(lián)電阻（ESR）和過大的電容負載都會延長振蕩器的啟動時間，而且，ESR較大時，還會造成較大的功率損耗。因此，設計時應按照對晶振特片參數(shù)的要求來選擇晶振，同時應提供合理的線路板布局以便使啟動時間能夠控制在1秒鐘以內(nèi)。

2.2 功耗問題

許多實時時鐘都采用電池供電，典型應用是利用一塊小的鋰電池在主電源掉電時直接驅(qū)動振蕩器和時鐘電路。為有效延長電池的使用壽命，振蕩器必需消耗盡可能少的能量。為了保證這一點，應謹慎考慮振蕩器的設計。典型的高頻振蕩電路ESR較低，但設計中一般會留出5倍、甚至10倍的ESR裕量，而低頻晶振則具有較高的ESR。對于一個RTC振蕩器，或許留出2倍的負阻裕量即可，振蕩器的負阻裕量越小、耗電越低，但是，這種電路對寄生參數(shù)、噪聲非常敏感。此外，振蕩電路的負載電容對功耗也有一定影響，雖然12.5pF內(nèi)部負載的RTC的耗電要比6pF負載的RTC大，但是，它通常具有更高的抗干擾能力。

3 典型應用電路

DS1340是Dallas Semiconductor推出的一款2線串行接口低功耗時鐘/日歷芯片，它具有涓流充電、時鐘校準功能，可提供秒、分鐘、小時、星期、日期、月、年等信息，日期在月末可按照月、年自動調(diào)整，并帶有潤年修正。DS1340內(nèi)部的電源檢測電路可檢測主電源電壓，必要時能自動切換到備用電源供電。其典型應用電路連接方法如圖3所示，該電路的外部晶振要求典型振蕩頻率為32.768kHz，ESR低于45kΩ，負載電容為12.5pF。DS1340的數(shù)字時鐘校準功能還可補償由于晶振和溫度變化產(chǎn)生的誤差，圖4給出了時鐘校準的流程