时钟芯片,顾名思义,其就是一种具有时钟特性,能够现实时间的芯片。时钟芯片属于是集成电路的一种,其主要有可充电锂电池、充电电路以及晶体振荡电路等部分组成,目前,被广泛的应用在各类电子产品和信息通信产品中。
时钟芯片的主要作用
一、时钟芯片具有显示时间与记录时间的功能作用。
时钟芯片最基本的作用就是显示时间和记录时间的时钟作用,而且时钟芯片的的时钟显示功能及其强大,可以显示出年、月、日、星期、时、分、秒所有的时间单位,而且时钟芯片还具有着精确的闰年补尝功能。
二、时钟芯片具有闹铃作用。
在人们日常的生活中,闹铃最大的作用就是提醒时间。几乎全部的手机、电脑等科技产品都具有着闹铃设置功能,而闹铃之所以能够设置,其原因就是时钟芯片具有闹铃作用。
三、时钟芯片具有数据记录作用。
锂电池是时钟芯片中的组成部件之一,并且在时钟芯片断电或者关机之后,锂电池可以通过芯片内部电路实现芯片供电,使时钟芯片在断电后仍可以运行很长一段时间,确保时钟芯片内部记录的数据不丢失。
四、时钟芯片具有数据断电保护作用。
时钟芯片之作用能够记录和存储数据,是因为其内部有一个RAM单元,此ram单元一部分用于对时钟显示的控制,绝大一部用于单元数据的存储,而且此RAM单位具有着断电保护功能。
五、时钟芯片具有很好的检测功能。
时钟芯片的接口较为简单,而且可以与多种软件连接,并且可以通过软件进行功能屏蔽,实现对其性能的测试。
高精度时钟芯片——ds3231
DS3231是低成本、高精度I2C实时时钟(RTC),具有集成的温补晶振(TCXO)和晶体。该器件包含电池输入端,断开主电源时仍可保持精确的计时。集成晶振提高了器件的长期精确度,并减少了生产线的元件数量。DS3231提供商用级和工业级温度范围,采用16引脚300mil的SO封装。
RTC保存秒、分、时、星期、日期、月和年信息。少于31天的月份,将自动调整月末的日期,包括闰年的修正。时钟的工作格式可以是24小时或带/AM/PM指示的12小时格式。提供两个可设置的日历闹钟和一个可设置的方波输出。地址与数据通过I2C双向总线串行传输。精密的、经过温度补偿的电压基准和比较器电路用来监视VCC状态,检测电源故障,提供复位输出,并在必要时自动切换到备份电源。另外,/RST监视引脚可以作为产生μP复位的手动输入。
除计时精度高之外,DS3231还具有一些其它功能,这些功能扩展了系统主机的附加功能和选择范围。该器件内部集成了一个非常精确的数字温度传感器,可通过I2C*接口对其进行访问(如同时间一样)。这个温度传感器的精度为±3°C。片上控制电路可实现自动电源检测,并管理主电源和备用电源(即低压电池)之间的电源切换。如果主电源掉电,该器件仍可继续提供精确的计时和温度,性能不受影响。当主电源重新加电或电压值返回到容许范围内时,片上复位功能可用来重新启动系统微处理器。
ds3231关键特性
0°C至+40°C范围内精度为±2ppm -40°C至+85°C范围内精度
为±3.5ppm为连续计时提供电池备份输入
工作温度范围 商用级:0°C至+70°C 工业级:-40°C至+85°C
低功耗
实时时钟产生秒、分、时、星期、日期、月和年计时,并提供有效期到2100年的闰年补偿
两个日历闹钟
可编程方波输出
高速(400kHz)I2C接口
工作在3.3V数字温度传感器输出:精度为±3°C
老化修正寄存器 /RST输出/按钮复位去抖输入
通过美国保险商实验室协会(UL)认证
高精度时钟芯片——M41TC8025
采用SO-14封装,在3.0V电源供电时,典型工作电流为0.8μA,在规定工作温度范围内,确保计时精度:在-40至85°C范围内,最大误差±5.0ppm(约2.5分钟/年)在0至50°C范围内,最大误差±3.8ppm(小于2分钟/年,内置高稳定性32KHz温度补偿晶振,时间日历提醒(有中断功能),固定周期定时器中断功能,时间更新中断功能,可编程频率输出(1Hz,1024Hz和32768H),400kHzI2C接口。
M41TC8025引脚图及功能
M41TC8025内部结构图
高精度时钟芯片——HYM8025
HYM8025是内置高精度调整的32.768kHz晶振的I2C总线接口方式的实时计时器。除了具有6 种发生中断功能、2个系统的闹钟功能、对内部数据进行有效无效判定的振荡停止检测功能、电源电压监视功能等外,还配有时钟精度调整功能,可以对时钟进行任意精度调整。
内部振荡回路是以固定电压驱动,因而可获得受电压变动影响小且稳定的32.768kHz时钟输出。本产品功能多样,采用贴片封装形式,最适用于三表、手机、携带终端及其他小型电子机器等。
HYM8025特点
内置高精度频率调整的32.768kHz 晶振(Ta=+25℃时±5×10-6)
支持I2C-BUS 高速模式(400kHz)
计时(时、分、秒)、日历(年、月、日、星期)的计数功能(BCD 代码)
可选择12/24 时间制式
自动判别至2099 年的闰年
内置高精度计时精度调整电路
CPU 中断产生功能(周期1个月~0.5 秒、具有中断请求、中断停止功能)
双报警功能(Alarm_W: 星期、时、分,Alarm_D: 时、分)
32.768kHz 时钟输出(带控制引脚的CMOS 输出)
振荡停止检测功能
电源电压监视功能
2V~5.5V 的计时(保持)电压范围
低消耗电流 4.0μA /3.0V (Typ.)
高精度时钟芯片——SD2500RAM
SD2500RAM系列是一种具有内置晶振、NVSRAM、IIC串行接口的高精度实时时钟芯片, CPU可使用该接口通过7位 地址来寻址读写片内122字节的数据(包括时间寄存器、报警寄存器、控制寄存器、温度寄存器、电池电量寄存器、70字节的用户SRAM寄存器及8字节的ID码寄存器)。
SD2500RAM系列芯片内置晶振及数字温度补偿,用户可以不用顾虑因外接晶振、谐振电容等所带来的元件匹配误差问题、晶振温度特性问题及可靠性问题,实现在常温及宽温范围内不需用户干预、全自动、高可靠计时功能;SD2500可保证时钟精度为±5ppm(在25℃左右),即年误差小于2.6分钟;该芯片内置一次性电池,电池使用寿命可在五年左右(工业级和民用级时间不同)。
SD2500RAM系列内置8字节的ID,每一颗芯片具备唯一的身份识别码。
SD2500RAM系列芯片内置单路定时/报警中断输出,报警中断时间可最长设至100年;该系列芯片可满足对实时时钟芯片的各种需要,有工业级产品可供选择,且软件和管脚与以前的SD2400RAM兼容,是在选用高精度实时时钟时的理想选择。
SD2500RAM性能
低功耗:典型值0.6μA(VBAT=3.0V,Ta=25℃)。
工作电压:3.3V~5.5V,工作温度:民用级0℃~70℃,工业级-40℃~+85℃(部分内置电池产品
工作温度范围-30℃~+80℃)。
标准IIC总线接口方式,最高速度400kHZ。
年、月、日、星期、时、分、秒的BCD码输入/输出,并可通过独立的地址访问各时间寄存器。
闰年自动调整功能(从2000年~2099年)。
可选择12/24小时制式。
5种中断均可选择从INT脚输出,并具有4个中断标志位。
内置年、月、日、星期、时、分、秒共7字节的报警数据寄存器及1字节的报警允许寄存器,共有96种组合报警方式,并有单事件报警和周期性报警两种中断输出模式,报警时间最长可设至100年。
周期性频率中断输出:从4096Hz~1/16Hz……1秒共十四种方波脉冲。
自动重置的三字节共24位的倒计时定时器,可选的4种时钟源(4096HZ、1024HZ、1秒、1分钟),最小定时为244us,最长定时可到31年,通过计算可获得较精确的毫秒级定时值。
70Bytes通用SRAM寄存器可用于存储用户的一般数据。
内置16kbit~512kbit的非易失性SRAM(C/D/E/G型),其擦写次数100亿次,且没有内部写延时。
内置电池使用寿命—一次性民用级:3~5年, 一次性工业级或充电电池:5~10年。
后备电池输入脚VBAT:当内部电池因寿命等原因报废时,可用外加的电池给时钟作备电。
具有可控的32768HZ方波输出脚F32K,可以位允许/禁止32K输出
内置8bit转换结果的数字温度传感器,为了节省电池电量消耗,设为VDD模式下60S间隔测温一次,电池模式600S间隔测温一次。
内置晶振和谐振电容,芯片内部通过高精度补偿方法,实现在宽温范围内高精度的计时功能,其中25℃精度《±5ppm,即时钟年误差小于2.6分钟(在25±1℃下)。
内置电池电压检测功能,可读取当前电池电压值(三位有效数),设置高低电池报警电压值并从INT脚输出中断。
芯片依据不同的电压自动从VDD切换到VBAT或从VBAT切换到VDD。当芯片检测到主电源VDD掉到2.4V电压以下且VDD小于VBAT,芯片会转为由接在VBAT的后备电池供电;当VDD大于VBAT或VDD大于2.4V,则芯片会转为由VDD供电。(内置电源模式指示位PMF,VDD模式时PMF=0,VBAT模式时PMF=1)。
内置8字节的ID码,芯片出厂之前设定的、全球唯一的身份识别码。
内置IIC总线0.5秒自动复位功能(从Start命令开始计时),该功能可以避免IIC总线挂死问题。
内置三个时钟数据写保护位, 避免对数据的误写操作,可更好地保护数据。
内置软件可控VBAT模式IIC总线通信禁止功能(BATIIC=0,VBAT模式下禁止IIC通信;BATIIC=1,VBAT模式下允许IIC通信。上电默认值BATIIC=0),从而避免在电池供电时CPU对时钟操作所消耗的电池电量,也可避免在VDD上、下电的过程中因CPU的I/O端口所输出的不受控的杂波信号对时钟芯片的误写操作,进一步提高时钟芯片的可靠性。
内置上电复位电路及上电指示位RTCF,当包括电池在内的所有电源第一次上电时该位置1。
内置电池电压欠压指示位BLF,当电池电压低于2.2V时BLF位置1。
内置停振检测位OSF,当内部振荡器停止振荡时该位置1。
内置电源稳压,内部计时电压可低至2.3V。
芯片管脚 ESD》2KV。
芯片在兴威帆的评估板上可通过4KV的群脉冲(EFT)干扰。
CMOS 工艺
SD2500RAM功能框图
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