高精度時鐘晶片有哪些?(四款高精度時鐘晶片介紹)

2020-12-20 電子發燒友

時鐘晶片,顧名思義,其就是一種具有時鐘特性,能夠現實時間的晶片。時鐘晶片屬於是集成電路的一種,其主要有可充電鋰電池、充電電路以及晶體振蕩電路等部分組成,目前,被廣泛的應用在各類電子產品和信息通信產品中。

時鐘晶片的主要作用

一、時鐘晶片具有顯示時間與記錄時間的功能作用。

時鐘晶片最基本的作用就是顯示時間和記錄時間的時鐘作用,而且時鐘晶片的的時鐘顯示功能及其強大,可以顯示出年、月、日、星期、時、分、秒所有的時間單位,而且時鐘晶片還具有著精確的閏年補嘗功能。

二、時鐘晶片具有鬧鈴作用。

在人們日常的生活中,鬧鈴最大的作用就是提醒時間。幾乎全部的手機、電腦等科技產品都具有著鬧鈴設置功能,而鬧鈴之所以能夠設置,其原因就是時鐘晶片具有鬧鈴作用。

三、時鐘晶片具有數據記錄作用。

鋰電池是時鐘晶片中的組成部件之一,並且在時鐘晶片斷電或者關機之後,鋰電池可以通過晶片內部電路實現晶片供電,使時鐘晶片在斷電後仍可以運行很長一段時間,確保時鐘晶片內部記錄的數據不丟失。

四、時鐘晶片具有數據斷電保護作用。

時鐘晶片之作用能夠記錄和存儲數據,是因為其內部有一個RAM單元,此ram單元一部分用於對時鐘顯示的控制,絕大一部用於單元數據的存儲,而且此RAM單位具有著斷電保護功能。

五、時鐘晶片具有很好的檢測功能。

時鐘晶片的接口較為簡單,而且可以與多種軟體連接,並且可以通過軟體進行功能屏蔽,實現對其性能的測試。

高精度時鐘晶片——ds3231

DS3231是低成本、高精度I2C實時時鐘(RTC),具有集成的溫補晶振(TCXO)和晶體。該器件包含電池輸入端,斷開主電源時仍可保持精確的計時。集成晶振提高了器件的長期精確度,並減少了生產線的元件數量。DS3231提供商用級和工業級溫度範圍,採用16引腳300mil的SO封裝。

RTC保存秒、分、時、星期、日期、月和年信息。少於31天的月份,將自動調整月末的日期,包括閏年的修正。時鐘的工作格式可以是24小時或帶/AM/PM指示的12小時格式。提供兩個可設置的日曆鬧鐘和一個可設置的方波輸出。地址與數據通過I2C雙向總線串行傳輸。精密的、經過溫度補償的電壓基準和比較器電路用來監視VCC狀態,檢測電源故障,提供復位輸出,並在必要時自動切換到備份電源。另外,/RST監視引腳可以作為產生μP復位的手動輸入。

除計時精度高之外,DS3231還具有一些其它功能,這些功能擴展了系統主機的附加功能和選擇範圍。該器件內部集成了一個非常精確的數字溫度傳感器,可通過I2C*接口對其進行訪問(如同時間一樣)。這個溫度傳感器的精度為±3°C。片上控制電路可實現自動電源檢測,並管理主電源和備用電源(即低壓電池)之間的電源切換。如果主電源掉電,該器件仍可繼續提供精確的計時和溫度,性能不受影響。當主電源重新加電或電壓值返回到容許範圍內時,片上復位功能可用來重新啟動系統微處理器。

ds3231關鍵特性

0°C至+40°C範圍內精度為±2ppm -40°C至+85°C範圍內精度

為±3.5ppm為連續計時提供電池備份輸入

工作溫度範圍 商用級:0°C至+70°C 工業級:-40°C至+85°C

低功耗

實時時鐘產生秒、分、時、星期、日期、月和年計時,並提供有效期到2100年的閏年補償

兩個日曆鬧鐘

可編程方波輸出

高速(400kHz)I2C接口

工作在3.3V數字溫度傳感器輸出:精度為±3°C

老化修正寄存器 /RST輸出/按鈕復位去抖輸入

通過美國保險商實驗室協會(UL)認證

高精度時鐘晶片——M41TC8025

採用SO-14封裝,在3.0V電源供電時,典型工作電流為0.8μA,在規定工作溫度範圍內,確保計時精度:在-40至85°C範圍內,最大誤差±5.0ppm(約2.5分鐘/年)在0至50°C範圍內,最大誤差±3.8ppm(小於2分鐘/年,內置高穩定性32KHz溫度補償晶振,時間日曆提醒(有中斷功能),固定周期定時器中斷功能,時間更新中斷功能,可編程頻率輸出(1Hz,1024Hz和32768H),400kHzI2C接口。

M41TC8025引腳圖及功能

M41TC8025內部結構圖

高精度時鐘晶片——HYM8025

HYM8025是內置高精度調整的32.768kHz晶振的I2C總線接口方式的實時計時器。除了具有6 種發生中斷功能、2個系統的鬧鐘功能、對內部數據進行有效無效判定的振蕩停止檢測功能、電源電壓監視功能等外,還配有時鐘精度調整功能,可以對時鐘進行任意精度調整。

內部振蕩迴路是以固定電壓驅動,因而可獲得受電壓變動影響小且穩定的32.768kHz時鐘輸出。本產品功能多樣,採用貼片封裝形式,最適用於三表、手機、攜帶終端及其他小型電子機器等。

HYM8025特點

內置高精度頻率調整的32.768kHz 晶振(Ta=+25℃時±5×10-6)

支持I2C-BUS 高速模式(400kHz)

計時(時、分、秒)、日曆(年、月、日、星期)的計數功能(BCD 代碼)

可選擇12/24 時間制式

自動判別至2099 年的閏年

內置高精度計時精度調整電路

CPU 中斷產生功能(周期1個月~0.5 秒、具有中斷請求、中斷停止功能)

雙報警功能(Alarm_W: 星期、時、分,Alarm_D: 時、分)

32.768kHz 時鐘輸出(帶控制引腳的CMOS 輸出)

振蕩停止檢測功能

電源電壓監視功能

2V~5.5V 的計時(保持)電壓範圍

低消耗電流 4.0μA /3.0V (Typ.)

高精度時鐘晶片——SD2500RAM

SD2500RAM系列是一種具有內置晶振、NVSRAM、IIC串行接口的高精度實時時鐘晶片, CPU可使用該接口通過7位 地址來尋址讀寫片內122位元組的數據(包括時間寄存器、報警寄存器、控制寄存器、溫度寄存器、電池電量寄存器、70位元組的用戶SRAM寄存器及8位元組的ID碼寄存器)。

SD2500RAM系列晶片內置晶振及數字溫度補償,用戶可以不用顧慮因外接晶振、諧振電容等所帶來的元件匹配誤差問題、晶振溫度特性問題及可靠性問題,實現在常溫及寬溫範圍內不需用戶幹預、全自動、高可靠計時功能;SD2500可保證時鐘精度為±5ppm(在25℃左右),即年誤差小於2.6分鐘;該晶片內置一次性電池,電池使用壽命可在五年左右(工業級和民用級時間不同)。

SD2500RAM系列內置8位元組的ID,每一顆晶片具備唯一的身份識別碼。

SD2500RAM系列晶片內置單路定時/報警中斷輸出,報警中斷時間可最長設至100年;該系列晶片可滿足對實時時鐘晶片的各種需要,有工業級產品可供選擇,且軟體和管腳與以前的SD2400RAM兼容,是在選用高精度實時時鐘時的理想選擇。

SD2500RAM性能

低功耗:典型值0.6μA(VBAT=3.0V,Ta=25℃)。

工作電壓:3.3V~5.5V,工作溫度:民用級0℃~70℃,工業級-40℃~+85℃(部分內置電池產品

工作溫度範圍-30℃~+80℃)。

標準IIC總線接口方式,最高速度400kHZ。

年、月、日、星期、時、分、秒的BCD碼輸入/輸出,並可通過獨立的地址訪問各時間寄存器。

閏年自動調整功能(從2000年~2099年)。

可選擇12/24小時制式。

5種中斷均可選擇從INT腳輸出,並具有4個中斷標誌位。

內置年、月、日、星期、時、分、秒共7位元組的報警數據寄存器及1位元組的報警允許寄存器,共有96種組合報警方式,並有單事件報警和周期性報警兩種中斷輸出模式,報警時間最長可設至100年。

周期性頻率中斷輸出:從4096Hz~1/16Hz……1秒共十四種方波脈衝。

自動重置的三字節共24位的倒計時定時器,可選的4種時鐘源(4096HZ、1024HZ、1秒、1分鐘),最小定時為244us,最長定時可到31年,通過計算可獲得較精確的毫秒級定時值。

70Bytes通用SRAM寄存器可用於存儲用戶的一般數據。

內置16kbit~512kbit的非易失性SRAM(C/D/E/G型),其擦寫次數100億次,且沒有內部寫延時。

內置電池使用壽命—一次性民用級:3~5年, 一次性工業級或充電電池:5~10年。

後備電池輸入腳VBAT:當內部電池因壽命等原因報廢時,可用外加的電池給時鐘作備電。

具有可控的32768HZ方波輸出腳F32K,可以位允許/禁止32K輸出

內置8bit轉換結果的數字溫度傳感器,為了節省電池電量消耗,設為VDD模式下60S間隔測溫一次,電池模式600S間隔測溫一次。

內置晶振和諧振電容,晶片內部通過高精度補償方法,實現在寬溫範圍內高精度的計時功能,其中25℃精度《±5ppm,即時鐘年誤差小於2.6分鐘(在25±1℃下)。

內置電池電壓檢測功能,可讀取當前電池電壓值(三位有效數),設置高低電池報警電壓值並從INT腳輸出中斷。

晶片依據不同的電壓自動從VDD切換到VBAT或從VBAT切換到VDD。當晶片檢測到主電源VDD掉到2.4V電壓以下且VDD小於VBAT,晶片會轉為由接在VBAT的後備電池供電;當VDD大於VBAT或VDD大於2.4V,則晶片會轉為由VDD供電。(內置電源模式指示位PMF,VDD模式時PMF=0,VBAT模式時PMF=1)。

內置8位元組的ID碼,晶片出廠之前設定的、全球唯一的身份識別碼。

內置IIC總線0.5秒自動復位功能(從Start命令開始計時),該功能可以避免IIC總線掛死問題。

內置三個時鐘數據防寫位, 避免對數據的誤寫操作,可更好地保護數據。

內置軟體可控VBAT模式IIC總線通信禁止功能(BATIIC=0,VBAT模式下禁止IIC通信;BATIIC=1,VBAT模式下允許IIC通信。上電默認值BATIIC=0),從而避免在電池供電時CPU對時鐘操作所消耗的電池電量,也可避免在VDD上、下電的過程中因CPU的I/O埠所輸出的不受控的雜波信號對時鐘晶片的誤寫操作,進一步提高時鐘晶片的可靠性。

內置上電復位電路及上電指示位RTCF,當包括電池在內的所有電源第一次上電時該位置1。

內置電池電壓欠壓指示位BLF,當電池電壓低於2.2V時BLF位置1。

內置停振檢測位OSF,當內部振蕩器停止振蕩時該位置1。

內置電源穩壓,內部計時電壓可低至2.3V。

晶片管腳 ESD》2KV。

晶片在興威帆的評估板上可通過4KV的群脈衝(EFT)幹擾。

CMOS 工藝

SD2500RAM功能框圖

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