前言

無論是在工作還是娛樂中，時間的概念都是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。來自調(diào)度系統(tǒng)從列車到記錄進出時間的系統(tǒng)，無數(shù)應(yīng)用程序都依賴于時間數(shù)據(jù)。時間安排對世界金融和股票市場的損益有著巨大的影響。有時間和時鐘,時鐘功能對我們的日常生活至關(guān)重要，最近已經(jīng)滲透到無數(shù)日常產(chǎn)品中。事實上，據(jù)說很難找到一款沒有某種時鐘的產(chǎn)品。這個世界上也充滿了需要更精確計時的應(yīng)用程序，安全系統(tǒng)和電表，僅舉幾例。對于獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果至關(guān)重要時鐘是（1）以精確頻率振蕩的設(shè)備和（2）控制它們的IC。在愛普生，我們制造和銷售將晶體單元組合成單個封裝的模塊，穩(wěn)定的頻率和控制晶體的實時時鐘IC。本文將解釋這些特征，愛普生高精度、低功耗實時時鐘模塊的功能和特點。

愛普生實時時鐘模塊的特點

實時時鐘模塊是一個包含32.768 kHz晶體單元和實時時鐘IC，包括振蕩電路時鐘、日歷和鬧鐘。在愛普生，我們開發(fā)和制造我們自己的晶體單元和實時時鐘IC，為我們提供穩(wěn)定的晶體單元供應(yīng)已針對運行的高精度實時時鐘模塊和實時時鐘IC進行了優(yōu)化在這些晶體單元的理想條件下。愛普生的半導(dǎo)體技術(shù)和專業(yè)知識，以及

該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)極其穩(wěn)定、低功耗的石英振蕩器，是手表控制的基礎(chǔ)。這些技術(shù)是無數(shù)計時系統(tǒng)和鐘表的核心，來自官方奧運會上使用的計時系統(tǒng)，可以用于豪華精工品牌手表，如Grand Seiko。開發(fā)我們自己的晶體單元和實時時鐘IC使我們能夠設(shè)計出完美的匹配，并帶來充分發(fā)揮兩者的潛力。這使得產(chǎn)品表現(xiàn)出高性能。這就是設(shè)置愛普生的實時時鐘模塊與眾不同.

時鐘應(yīng)用中使用的晶體單元的頻率精度

音叉晶體單元通常用于計時應(yīng)用的低頻時鐘滿足市場需求（例如，使當(dāng)前時間保持在極低功率消費）。

當(dāng)音叉晶體單元以低功率運行時,頻率溫度系數(shù)呈二次曲線，如圖1所示。因此，在設(shè)計時時鐘誤差，不僅要考慮室溫下的頻率偏差（+25攝氏度）以及頻率溫度系數(shù)二次曲線的偏差。

如果普通音叉晶體單元在-40°C下連續(xù)運行一個月在環(huán)境中，振蕩頻率偏差將為-150[x10-6]，時鐘將損失6

分鐘/月或更多。

因此，您可能會認(rèn)為，您更愿意使用AT切割水晶或其他具有作為頻率源的優(yōu)良頻率溫度系數(shù)。然而，振蕩頻率AT切割晶體單元的頻率通常在幾MHz的數(shù)量級，因此頻率必須為通過振蕩電路進行分頻，以獲得時鐘應(yīng)用所需的頻率。此時振蕩電路消耗的電流將是,如果使用音叉晶體單元，則消耗。因此，我們不認(rèn)為使用AT切割晶體單元作為時鐘源滿足市場需求。

使用數(shù)字TCXO的頻率精度補償方法

音叉晶體單元的振蕩頻率隨著環(huán)境的變化而變化溫度，如圖1所示，需要一種技術(shù)來補償這些變化，以便

提高時鐘精度。愛普生使用數(shù)字TCXO溫度補償來提高頻率精度。概述如下頻率精度補償方法如圖2所示。

在這種方法中，通過將環(huán)境溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為固定頻率的數(shù)字值，然后從存儲器中檢索適合的補償值

這個溫度。補償振蕩頻率的方法大致可分為兩類：負(fù)載電容調(diào)整方法和時鐘更新脈沖調(diào)整方法。負(fù)載

電容調(diào)節(jié)法通常用于愛普生的實時時鐘模塊。下面解釋這兩種補償方法。

負(fù)載電容調(diào)整方法

負(fù)載電容調(diào)節(jié)方法通過調(diào)節(jié)晶體的振蕩頻率來校正頻率。晶體單元的振蕩頻率可以通過增加或減小振蕩負(fù)載電容來改變。該方法用于校正響應(yīng)于環(huán)境溫度變化而發(fā)生的頻率變化。圖3中示意性地描繪了這一原理。

音叉晶體單元的頻率溫度系數(shù)如圖3左側(cè)所示。右側(cè)顯示了負(fù)載電容調(diào)節(jié)特性，其中頻率根據(jù)負(fù)載電容值而變化。具體而言，根據(jù)環(huán)境溫度數(shù)據(jù)（1）計算頻率漂移（2），并得出與該頻率漂移對應(yīng)的負(fù)載電容的變化量（3）。對應(yīng)于該溫度的負(fù)載電容變化量被檢索為偏移值。然后應(yīng)用偏移值來補償振蕩頻率。由于該方法直接補償振蕩頻率，因此振蕩頻率可以用作低頻睡眠時鐘，其來自實時時鐘模塊的振蕩輸出已被高精度補償。

時鐘更新脈沖調(diào)整

時鐘更新脈沖調(diào)整方法補償晶體單元的頻率,通過使用分頻器電路的一部分來調(diào)節(jié)脈沖。這個原理如圖4所示。具體來說，頻率漂移（2）是通過以下公式計算的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)（1）和與該頻率漂移對應(yīng)的頻率為

在分頻器電路和輸出中進行補償。如圖4所示，正常情況下，如果在第32767個脈沖上產(chǎn)生“1秒”信號在第32768個脈沖上產(chǎn)生“1秒”時間段，可以縮短1秒周期。例如，如果每秒應(yīng)用一次這種補償，它將對應(yīng)于頻率

補償在30.5×10-6左右。通過調(diào)整脈沖數(shù)量以生成1,第二，通過改變補償頻率，可以顯著補償頻率，而不改變振蕩電路。采用這種補償方法，可以進行調(diào)整由邏輯電路制成，從而精確地輸出最終移動時鐘的1秒信號。然而，這種方法有一個弱點：由于提取的時鐘信號的周期會波動,隨著溫度補償時間的動態(tài)變化，使用此時鐘的CPU無法在正確的時機。因此，當(dāng)使用這種方法時，外圍設(shè)備將無法完全受益。

圖5顯示了愛普生實時時鐘模塊的頻率溫度系數(shù)，其中數(shù)字TCXO用于補償頻率精度（負(fù)載電容調(diào)整方法）。

從圖中可以看出，帶有數(shù)字TCXO的模塊的補償頻率（圖中藍色）與音叉相比，在較寬的溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定晶體單元（圖5中的綠線）。這表明實時時鐘模塊，每月時鐘誤差為9秒（頻率精度：±3.4×10-6），具有出色的精度以及穩(wěn)定性。

愛普生實時時鐘模塊，內(nèi)置數(shù)字TCXO

表1總結(jié)了愛普生低電流實時時鐘模塊的特性，所有這些特性使用數(shù)字TCXO來保證出色的頻率精度和穩(wěn)定性。

表1。內(nèi)置數(shù)字TCXO的實時時鐘模塊

愛普生提供滿足客戶要求的產(chǎn)品系列，不僅包括高頻不僅具有穩(wěn)定性，還具有電源開關(guān)功能，適用于汽車。正如本文所解釋的，愛普生利用其技術(shù)制造極低電流音叉晶體單元及其補償電路的制造技術(shù)頻率溫度系數(shù)，用于制造和銷售高精度、低功耗的實時時鐘模塊。這些產(chǎn)品的頻率精度在出廠前經(jīng)過調(diào)整和保證.因此，用戶無需進行頻率調(diào)諧。這些產(chǎn)品可以顯著為用戶的設(shè)計工程效率和質(zhì)量做出貢獻。