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。