前言

無論是在工作還是娛樂中，時間的概念都是我們日常生活中不可或缺的一部分。來自調度系統從列車到記錄進出時間的系統，無數應用程序都依賴于時間數據。時間安排對世界金融和股票市場的損益有著巨大的影響。有時間和時鐘,時鐘功能對我們的日常生活至關重要，最近已經滲透到無數日常產品中。事實上，據說很難找到一款沒有某種時鐘的產品。這個世界上也充滿了需要更精確計時的應用程序，安全系統和電表，僅舉幾例。對于獲得更準確的結果至關重要時鐘是（1）以精確頻率振蕩的設備和（2）控制它們的IC。在愛普生，我們制造和銷售將晶體單元組合成單個封裝的模塊，穩定的頻率和控制晶體的實時時鐘IC。本文將解釋這些特征，愛普生高精度、低功耗實時時鐘模塊的功能和特點。

愛普生實時時鐘模塊的特點

實時時鐘模塊是一個包含32.768 kHz晶體單元和實時時鐘IC，包括振蕩電路時鐘、日歷和鬧鐘。在愛普生，我們開發和制造我們自己的晶體單元和實時時鐘IC，為我們提供穩定的晶體單元供應已針對運行的高精度實時時鐘模塊和實時時鐘IC進行了優化在這些晶體單元的理想條件下。愛普生的半導體技術和專業知識，以及

該技術能夠實現極其穩定、低功耗的石英振蕩器，是手表控制的基礎。這些技術是無數計時系統和鐘表的核心，來自官方奧運會上使用的計時系統，可以用于豪華精工品牌手表，如Grand Seiko。開發我們自己的晶體單元和實時時鐘IC使我們能夠設計出完美的匹配，并帶來充分發揮兩者的潛力。這使得產品表現出高性能。這就是設置愛普生的實時時鐘模塊與眾不同.

時鐘應用中使用的晶體單元的頻率精度

音叉晶體單元通常用于計時應用的低頻時鐘滿足市場需求（例如，使當前時間保持在極低功率消費）。

當音叉晶體單元以低功率運行時,頻率溫度系數呈二次曲線，如圖1所示。因此，在設計時時鐘誤差，不僅要考慮室溫下的頻率偏差（+25攝氏度）以及頻率溫度系數二次曲線的偏差。

如果普通音叉晶體單元在-40°C下連續運行一個月在環境中，振蕩頻率偏差將為-150[x10-6]，時鐘將損失6

分鐘/月或更多。

因此，您可能會認為，您更愿意使用AT切割水晶或其他具有作為頻率源的優良頻率溫度系數。然而，振蕩頻率AT切割晶體單元的頻率通常在幾MHz的數量級，因此頻率必須為通過振蕩電路進行分頻，以獲得時鐘應用所需的頻率。此時振蕩電路消耗的電流將是,如果使用音叉晶體單元，則消耗。因此，我們不認為使用AT切割晶體單元作為時鐘源滿足市場需求。

使用數字TCXO的頻率精度補償方法

音叉晶體單元的振蕩頻率隨著環境的變化而變化溫度，如圖1所示，需要一種技術來補償這些變化，以便

提高時鐘精度。愛普生使用數字TCXO溫度補償來提高頻率精度。概述如下頻率精度補償方法如圖2所示。

在這種方法中，通過將環境溫度數據轉換為固定頻率的數字值，然后從存儲器中檢索適合的補償值

這個溫度。補償振蕩頻率的方法大致可分為兩類：負載電容調整方法和時鐘更新脈沖調整方法。負載

電容調節法通常用于愛普生的實時時鐘模塊。下面解釋這兩種補償方法。

負載電容調整方法

負載電容調節方法通過調節晶體的振蕩頻率來校正頻率。晶體單元的振蕩頻率可以通過增加或減小振蕩負載電容來改變。該方法用于校正響應于環境溫度變化而發生的頻率變化。圖3中示意性地描繪了這一原理。

音叉晶體單元的頻率溫度系數如圖3左側所示。右側顯示了負載電容調節特性，其中頻率根據負載電容值而變化。具體而言，根據環境溫度數據（1）計算頻率漂移（2），并得出與該頻率漂移對應的負載電容的變化量（3）。對應于該溫度的負載電容變化量被檢索為偏移值。然后應用偏移值來補償振蕩頻率。由于該方法直接補償振蕩頻率，因此振蕩頻率可以用作低頻睡眠時鐘，其來自實時時鐘模塊的振蕩輸出已被高精度補償。

時鐘更新脈沖調整

時鐘更新脈沖調整方法補償晶體單元的頻率,通過使用分頻器電路的一部分來調節脈沖。這個原理如圖4所示。具體來說，頻率漂移（2）是通過以下公式計算的環境溫度數據（1）和與該頻率漂移對應的頻率為

在分頻器電路和輸出中進行補償。如圖4所示，正常情況下，如果在第32767個脈沖上產生“1秒”信號在第32768個脈沖上產生“1秒”時間段，可以縮短1秒周期。例如，如果每秒應用一次這種補償，它將對應于頻率

補償在30.5×10-6左右。通過調整脈沖數量以生成1,第二，通過改變補償頻率，可以顯著補償頻率，而不改變振蕩電路。采用這種補償方法，可以進行調整由邏輯電路制成，從而精確地輸出最終移動時鐘的1秒信號。然而，這種方法有一個弱點：由于提取的時鐘信號的周期會波動,隨著溫度補償時間的動態變化，使用此時鐘的CPU無法在正確的時機。因此，當使用這種方法時，外圍設備將無法完全受益。

圖5顯示了愛普生實時時鐘模塊的頻率溫度系數，其中數字TCXO用于補償頻率精度（負載電容調整方法）。

從圖中可以看出，帶有數字TCXO的模塊的補償頻率（圖中藍色）與音叉相比，在較寬的溫度范圍內非常穩定晶體單元（圖5中的綠線）。這表明實時時鐘模塊，每月時鐘誤差為9秒（頻率精度：±3.4×10-6），具有出色的精度以及穩定性。

愛普生實時時鐘模塊，內置數字TCXO

表1總結了愛普生低電流實時時鐘模塊的特性，所有這些特性使用數字TCXO來保證出色的頻率精度和穩定性。

表1。內置數字TCXO的實時時鐘模塊

愛普生提供滿足客戶要求的產品系列，不僅包括高頻不僅具有穩定性，還具有電源開關功能，適用于汽車。正如本文所解釋的，愛普生利用其技術制造極低電流音叉晶體單元及其補償電路的制造技術頻率溫度系數，用于制造和銷售高精度、低功耗的實時時鐘模塊。這些產品的頻率精度在出廠前經過調整和保證.因此，用戶無需進行頻率調諧。這些產品可以顯著為用戶的設計工程效率和質量做出貢獻。