RTC硬件电路参考

目录
1、CRYSTAL MODEL
2、RTC振荡电路
3、CL对频率的影响
4、驱动能力
5、相位关系
6、197KHZ的抑制
7、误差分析
8、layout
* check list
1、CRYSTAL MODEL
32K晶振与高频晶振区别：
通过等效电路知道32K的音插型晶体其实是存在两个谐振频率，一个是
32K，另一个是197K。

但厂家开始时没有提供上面的等效电路，而是只说明存在一个32K的谐振点。

在SC6600D上很容易出现197KHZ，一直怀疑是否芯片造成的。

通过用下面的测试，验证了在没有芯片的前提下RTC电路的频率响应，发现电路出现两个谐振点。

后来与厂商沟通后，他们才给了更为详细的等效电路。

当然也并不是和芯片完全没关系，因为D芯片的驱动能力加强了，所以它的输出电阻变小了，它的影响在第6节中解释。

2、RTC振荡电路
振荡电路在进入稳定振荡的情况下，其振荡条件为
∙
∙
F A =1 (1) 式（1）的复数可进一步用模和相角表示为
1)
(==⋅+∙
∙∙
∙
F A F
A
j j j e
F A e
F e
A ϕϕϕϕ
将模与相角分开，则有
1=∙
∙
F A （2） ),3,2,1,0(2⋅⋅⋅⋅⋅==+n n F
A
π
ϕ
ϕ
3、CL对频率的影响
CL ={C1 C2 / (C1 + C2)} + CS + CIC
注：CS ： Stray capacitance,
C1C：IC’s input/output capacitance
CL ： Load capacitance, C1 = C2 = Capacitor which is connected.
频率的计算：
Pulling sensitivity
The sensitivity of the working frequency to small changes in CL is given by:
This formula shows the direct dependence of “S“ to C1. For high frequency crystals of fundamental modes “S“ can be higher than -20 ppm/pF especially for low CL values . For high over-tone orders the sensitivity is lower than for fundamental mode
units, because of much lower typical C1 values.
上图可以看到不同的CL规定值（通常典型值为7pf、9pf、12.5pf），对应的频率变化灵敏度是不同的。

小CL值时相同的dCL影响频率可变范围要大，大CL值则相反。

很显然如果我们的芯片驱动能力允许的话，选用大的CL值是更有利的。

因为
1、调试时可以更容易组合Cg Cd逼近所需要的频率范围;
2、较低的灵敏度，可以减少由Cg Cd 5%误差、PCB板以及芯片杂散电容的不一致性引起频率偏差。

例如某个具体的晶体(MS2V-T1S型)的参数如下：
下面的图将更直观的解释CL（9pf）对频率的影响。

SM5100B v1.32 结果：12PF+18PF
.1HZ左右。

4、驱动能力：
从上图是负阻振荡的原理，测量方法可以用下图的办法，通过调节RX的值（即增大RE），使电路处于临界振荡点来求得|-R|。

s左右 SC8800 的驱动负阻>660K+50K=710Kohms
此数据及电路是对确定了参数后的电路进行的测量。

晶振等效阻抗为50Kohms,厂家建议的驱动能力应该是5倍于晶振等效阻抗，很显然我们B芯片的驱动能力不够，而厂家没有更小的等效阻抗的晶振。

鉴于此，而且B芯片中197KHZ不容易出现，建议RD沿用1Kohms,并对更多的手机进行测试，防止出现不起振现象。

5、相位关系：
IN=CH1 ， OUT=CH4 （实测接近160度,如下图）
6、197KHZ的抑制(在SC6600D，SC8800上很严重)
由于RTC的CRYSTAL本身存在基频32.768KHZ和泛音（6倍）197KHZ两谐振点。

所以我们的电路震荡在这两个频率上都是可能并且是正常的。

但是我们期望出现的是32KHZ，而不是197KHZ，所以电路必须对197KHZ进行抑制。

抑制方法
上图通过RD和CD构成的低通滤波来抑制197KHZ。

下图是构建的仿真图
v 下图是RD=1K和220K的频率响应：
，也有助于对197KHZ 的抑制。

7、误差分析：
1）温度造成的频率偏差 厂家参数：
Freauency vs temperature ： -0.035ppm/(T-T0)^2 +/- 10%
实际测量:
sp7100A V1.01
2）其它晶振特性
a）Frequency tolerance +/- 20 ppm
b) Aging first year max +/-3ppm
3) 匹配电容：
由于晶振本身存在+/-20PPM的误差，即没有一个准确的参考点，所以并不确定调试的CL一定满足厂家要求，只能通过更多的测量数据，取平均值接近要求的CL。

另外，电容使用的是+/-5%精度的，同样存在误差，经过计算，由于电容本身+/-5%的误差造成的频率误差在+/-1PPM左右，可以忽略。

综合各种误差，尽量使常温下调整的RTC频率比32.768khz偏快几个PPM （如32.7681~32.7682 khz），可以补偿温度引起的频率下偏，并且对用户来说，假如不准，那偏快总是比偏慢的好。

8、layout
1、过孔产生的寄生电容和电感会变大，并且PCB的一致性会比较差。

对
振荡电路都是不利的。

2、内层走线必然要过孔，而且内层的杂散电容将变大。

3、环地最好，因为RTC时钟始终在跑且电流很弱，几个uA左右，容易受
干扰。

*RTC电路CHECK LIST：
1、在Cg和Cd的组合中调整频率时，尽量是Cd比Cg大一些，Rd选用大于100K，Rf选
用10M的，这样可以加强对 197KHZ的抑制
2、Cg、Cd电容选用5%精度的
3、在芯片驱动能力允许的情况下，应选用CL大的，如12.5pf的晶体，它对外部电容的
变化的灵敏度较低，可以减少由Cg Cd 5%误差、PCB板以及芯片杂散电容的不一致性引起频率偏差。

4、尽量使常温下调整的RTC频率比32.768khz偏快几个PPM（如
32.7681~32.7682 khz），可以补偿温度引起的频率下偏。

5、Layout 时尽量使走线在同一层，避免过孔或走内层。

6、Layout最好使RTC电路环地，减少干扰。