筆者參與設(shè)計(jì)的新獨(dú)立時(shí)鐘項(xiàng)目，系統(tǒng)主要由主控IC、LED驅(qū)動(dòng)及RTC三部分組成（如下圖1所示），其中RTC選擇的是HT1381（SOP-8）串行計(jì)時(shí)器芯片。根據(jù)該芯片的晶體選型需求，選擇了南山電子代理的愛普生貼片晶體FC-135，該晶體負(fù)載電容為CL=9pF。

 

圖1 時(shí)鐘系統(tǒng)

 

由以上芯片對(duì)應(yīng)組成的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如下：

 

圖2 時(shí)鐘項(xiàng)目電路原理圖

 

在設(shè)計(jì)測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)時(shí)間精度達(dá)不到±2.0s/day的指標(biāo)要求。實(shí)際測(cè)試為每天快2.9s（測(cè)試條件：室溫23±3度）。

 

問題分析及解決：

 

01、樣品分析

 

在咨詢RTC廠家尋求解決方案的時(shí)候，廠家給出結(jié)論是晶體精度問題，導(dǎo)致的時(shí)間偏差較大。根據(jù)反饋，將晶體FC-135寄回廠家（愛普生）分析檢測(cè)。愛普生對(duì)樣品進(jìn)行了檢測(cè)分析，晶體本身的頻偏為+1.78ppm完全滿足規(guī)格書，同時(shí)+1.78ppm對(duì)應(yīng)的時(shí)間偏差為+0.15s/day。可以判斷晶體的頻偏不是時(shí)間偏差的根本因素。

 

02、回路評(píng)估

 

愛普生根據(jù)晶體測(cè)試結(jié)果提出進(jìn)行回路評(píng)估測(cè)試，看晶體和RTC芯片的匹配是否合適。將測(cè)試板送交回路評(píng)估實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：

 

 

根據(jù)評(píng)估結(jié)果來看，32.2ppm對(duì)應(yīng)時(shí)間偏差為+2.78s/day。結(jié)合晶體本身的偏差+0.15s/day，總的偏差為+2.93s/day，與實(shí)際測(cè)試誤差+2.9s/day比較吻合。因此判定RTC 推薦的晶體配置不合適，且設(shè)計(jì)上沒有外接電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此精度不能保證。

 

03、方案的重新評(píng)估

 

基于上述各種因素，

愛普生推薦采用晶體內(nèi)置的

實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊RX-8010SJ來替換HT1381A的方案。

方案的可行性有下面幾點(diǎn)依據(jù)：

 

a、RX-8010SJ和HT1381A的引腳定義基本相同，需要簡單調(diào)整一下就可以完成對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)。

b、都是采用IIC方式通訊，基本時(shí)序相同，軟件更改調(diào)試簡單，同時(shí)RX-8010SJ有對(duì)應(yīng)的例程提供。

c、RX-8010SJ晶體內(nèi)置，避免工程師對(duì)晶體選型不當(dāng)造成的性能不良，同時(shí)大大提高了器件的穩(wěn)定可靠性。同時(shí)在出廠前調(diào)節(jié)了頻率精度之后提供給顧客，為此，設(shè)計(jì)人員不再需要另配部件，能夠削減顧客基板上使用的部件數(shù)量。

d、RX-8010SJ整體性價(jià)比較高，品質(zhì)穩(wěn)定。

 

在綜合評(píng)估之后，將HT1381替換為RX-8010SJ，實(shí)際測(cè)試時(shí)間精度在±1.0s/day 范圍內(nèi)（測(cè)試條件：室溫23±3度）。待批量驗(yàn)證過性能后，后續(xù)可以推廣到其它類似項(xiàng)目中。