筆者參與設計的新獨立時鐘項目，系統主要由主控IC、LED驅動及RTC三部分組成（如下圖1所示），其中RTC選擇的是HT1381（SOP-8）串行計時器芯片。根據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，該晶體負載電容為CL=9pF。

 

圖1 時鐘系統

 

由以上芯片對應組成的時鐘電路設計如下：

 

圖2 時鐘項目電路原理圖

 

在設計測試過程中發現時間精度達不到±2.0s/day的指標要求。實際測試為每天快2.9s（測試條件：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候，廠家給出結論是晶體精度問題，導致的時間偏差較大。根據反饋，將晶體FC-135寄回廠家（愛普生）分析檢測。愛普生對樣品進行了檢測分析，晶體本身的頻偏為+1.78ppm完全滿足規格書，同時+1.78ppm對應的時間偏差為+0.15s/day。可以判斷晶體的頻偏不是時間偏差的根本因素。

 

02、回路評估

 

愛普生根據晶體測試結果提出進行回路評估測試，看晶體和RTC芯片的匹配是否合適。將測試板送交回路評估實驗室進行測試，測試結果如下：

 

 

根據評估結果來看，32.2ppm對應時間偏差為+2.78s/day。結合晶體本身的偏差+0.15s/day，總的偏差為+2.93s/day，與實際測試誤差+2.9s/day比較吻合。因此判定RTC 推薦的晶體配置不合適，且設計上沒有外接電容進行調節，因此精度不能保證。

 

03、方案的重新評估

 

基于上述各種因素，

愛普生推薦采用晶體內置的

實時時鐘模塊RX-8010SJ來替換HT1381A的方案。

方案的可行性有下面幾點依據：

 

a、RX-8010SJ和HT1381A的引腳定義基本相同，需要簡單調整一下就可以完成對應的硬件設計。

b、都是采用IIC方式通訊，基本時序相同，軟件更改調試簡單，同時RX-8010SJ有對應的例程提供。

c、RX-8010SJ晶體內置，避免工程師對晶體選型不當造成的性能不良，同時大大提高了器件的穩定可靠性。同時在出廠前調節了頻率精度之后提供給顧客，為此，設計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量。

d、RX-8010SJ整體性價比較高，品質穩定。

 

在綜合評估之后，將HT1381替換為RX-8010SJ，實際測試時間精度在±1.0s/day 范圍內（測試條件：室溫23±3度）。待批量驗證過性能后，后續可以推廣到其它類似項目中。