晶振外置的RTC應用電路一般由RTC芯片、外置32k晶振、負載電容組成,最常見的電路原理圖大致如下,其中U1為RTC芯片,Y1為32k晶振,C1、C2為晶振負載電容。
在用戶產品生產過程中,經常會聽到客戶反饋說晶振停振導致芯片不走時,在我司眾多客訴問題中,引起RTC停振的原因大致如下:
1、如果焊接晶振采用烙鐵手工焊接方式,有時可能因為烙鐵溫度過高,碰觸到晶振本體而導致晶振內部石英晶片融化。
2、晶振內部石英晶片很薄,對來自外部的劇烈機械振動異常敏感,尤其是不可超聲波清洗與焊接,市面上的一般超聲波設備頻率與32k晶振頻率接近,容易引起晶振晶片共振而損壞晶振。
3、有些廠家的生產員工在清洗晶振時,使用硬毛刷暴力拖拽晶振引腳,容易拉斷晶振內部引腳,造成晶振接觸不良與漏氣,導致RTC不走時。
4、有些廠家即使沒有洗板工序,同樣也會有停振現象出現,問題可能出現在設計PCB時晶振引腳過于接近,而引腳焊接時聚集在引腳周圍松香或雜質過多,由于可能引起晶振并聯電阻過小而停振。
5、有些工程師在排版晶振時,喜歡把晶振本體接地,但是此舉大多容易忽視一個問題,本地接地焊盤不宜過大,不然焊接時會因焊盤吸熱過多,傳送更多熱量到晶振內部,導致晶振損壞。
6、晶振與負載電容共同維持了RTC的振蕩,當匹配電容過大時,同樣會出現晶振停振,我司推薦的負載電容一般不超過20pF。
7、 晶振排版布線時,晶振與RTC芯片距離不宜過長,應使晶振緊挨著RTC芯片。
RTC停振理論分析:
RTC內部振蕩器電路如下圖所示:
除了石英晶振外,mp mn Rf C1 C2器件全部集成于芯片之中,考慮到OSCIN和OSCOUT引腳到地的等效電阻R1 R2,上圖的等效電路結構如下圖:
其s域的傳輸函數為:
取T(s)函數的實部為nRes(稱為振蕩負阻),并將C0 L0 R0 Rf gm1 C1 C2合適的參數代入,并假設R1=R2,以R1,R2為變量,畫出R1、R2和nRes的關系圖如下:
為了保證晶振可靠的振蕩,一般要求振蕩負阻大于5倍的晶振內串聯電阻R0。興威帆的RTC充分考慮了設計冗余,在合適的外置諧振電容值的情況下能穩定可靠地振蕩工作。
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