1、實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路發(fā)展歷史及現(xiàn)狀上海東鉅電子有限公司實(shí)時(shí)時(shí)鐘(REALTIMECLOCK)英文縮寫也叫RTC。實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路是一種高密度集成的專用時(shí)鐘集成電路，適合于一切需要微功耗及準(zhǔn)確計(jì)時(shí)的場合，如手機(jī)，電視機(jī)，復(fù)費(fèi)率電表，高精度時(shí)鐘，可編程時(shí)間控制器，數(shù)碼相機(jī)，等等。目前，世界上各大半導(dǎo)體集成電路制造廠商都提供RTC產(chǎn)品。早期RTC產(chǎn)品實(shí)質(zhì)是一個(gè)帶有計(jì)算機(jī)通訊口的分頻器。它通過對晶振所產(chǎn)生的振蕩頻率分頻和累加，得到年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息并通過計(jì)算機(jī)通訊口送入處理器處理。這一時(shí)期RTC的特征如下：在控制口線上為并行口；功耗較大；采用普通CMOS工藝；封裝為雙列直插式；芯片普遍沒有現(xiàn)

2、代RTC所具有的萬年歷及閏年月自動(dòng)切換功能，也無法處理2000年問題?，F(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。在90年代中期出現(xiàn)了新一代RTC,它采用特殊CMOS工藝；功耗大為降低，典型值約0.5uA以下；供電電壓僅為1.4V以下；和計(jì)算機(jī)通訊口也變?yōu)榇蟹绞?，出現(xiàn)了諸如三線SIO/四線SPI,部分產(chǎn)品采用2線I2C總線；包封上采用SOP/SSOP封裝，體積大為縮??；功能上片內(nèi)智能化程度大幅提高、具有萬年歷功能，輸出控制也變得靈活多樣。其中日本RICOH推出的RTC甚至已經(jīng)出現(xiàn)時(shí)基軟件調(diào)校功能(TTF)及振蕩器停振自動(dòng)檢測功能而且芯片的價(jià)格極為低廉。目前，這些芯片已被客戶大量使用中。最新一代RTC產(chǎn)品中，除了包含第二

3、代產(chǎn)品所具有的全部功能，更加入了復(fù)合功能，如低電壓檢測，主備用電池切換功能，抗印制板漏電功能，且本身封裝更小(高度0.85mm，面積僅為2mm*2mm)，如RICOH公司的代表產(chǎn)品R2051。以下就R2051為例，說明現(xiàn)代RTC功能特征：.計(jì)時(shí)供電電壓：典型值0.75V.低耗電：典型值0.4uA(最大值1.0uA)/VDD=3V.內(nèi)置主備用電池自動(dòng)切換電路：時(shí)刻檢測主供電電壓，當(dāng)主供電電壓低于設(shè)定電壓時(shí)，自動(dòng)切換為備用電源供電且備電方式靈活；.停振自動(dòng)檢測功能：芯片內(nèi)部有監(jiān)測電路，一旦晶振停振(即使有再次正常起振起振運(yùn)行)就在芯片內(nèi)相應(yīng)寄存器置位，可供系統(tǒng)判斷計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)的有效性.I2C總線方式：

4、通過SCL/SDA兩根線同CPU通訊，占用口線少，通用性強(qiáng)；.2個(gè)可編程中斷，可由軟件設(shè)定為定時(shí)中斷輸出，或方波輸出(頻率可選)，電平輸出；內(nèi)置具有延遲功能的電壓檢測電路：12/24小時(shí)制可選，滿足多種應(yīng)用場合；可自動(dòng)識(shí)別閏年(2099年之前)內(nèi)置調(diào)諧電容，只需外接晶振，外圍電路簡單；小封裝：FFP12(高0.85mm，面積為2mm*2mm)，PCB占用面積小，綜合成本低；獨(dú)具抗印板漏電能力，生產(chǎn)工藝要求低，產(chǎn)品適用性強(qiáng)；具有獨(dú)特的TTF(TimeTrimmingFunction)TTF是RTC發(fā)展史上具有里程碑意義的技術(shù)，從此以晶振為基準(zhǔn)的電子鐘表，也可以具備類似傳統(tǒng)鐘表控制擺長以調(diào)節(jié)精度的

5、功能。原來單純依賴晶振精度的RTC有了更方便、更高精度的實(shí)現(xiàn)方法。下面就這一突破性的技術(shù)及生產(chǎn)中的調(diào)節(jié)方法做些探討。TTF是利用吞吐脈沖技術(shù)來補(bǔ)償晶體振蕩器的固有偏差而實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘輸出。利用一套特殊的數(shù)字電路增加或減去相當(dāng)于晶振振蕩誤差的脈沖，而不改變晶振本身的振蕩。在一定的調(diào)節(jié)時(shí)基中，如20S內(nèi)，調(diào)節(jié)電路在最后一秒發(fā)生作用，校準(zhǔn)整個(gè)時(shí)基。這一校正過程完全是數(shù)字化過程，故不會(huì)影響晶體負(fù)載電容匹配，不影響晶體振蕩電阻。調(diào)節(jié)范圍為189ppm的大調(diào)節(jié)范圍（當(dāng)采用32.768KHZ晶振時(shí)），調(diào)整后的精度可以達(dá)到小于1.5ppm。在這一時(shí)基調(diào)節(jié)過程中，調(diào)整量的大小，是增還是減，均是通過對一個(gè)RTC內(nèi)

6、部指定寄存器賦值來實(shí)現(xiàn)的，也就是通過測算當(dāng)前所用晶振的頻率與理論零誤差晶振的差值而得出此次補(bǔ)償字節(jié)的值。同時(shí)TTF是一個(gè)軟件控制的數(shù)字調(diào)節(jié)過程，這就帶來了對晶體溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目赡苄?；即CPU只需通過感溫元件，如熱敏電阻經(jīng)A/D讀出環(huán)境溫度就可算出晶體此時(shí)的溫度偏差，從而計(jì)算出補(bǔ)償值而寫入RICOHRTC中進(jìn)行溫度補(bǔ)償，達(dá)到TCXO振蕩器效果。充分利用TTF功能做到每一個(gè)RTC系統(tǒng)的高精度，應(yīng)完全補(bǔ)償生產(chǎn)中每一個(gè)RTC及晶振所構(gòu)成系統(tǒng)的不同偏差，就必需對每一個(gè)RTC寫入針對性的補(bǔ)償值。但這在工廠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生效率過低的問題，對此我們設(shè)計(jì)了一套適合規(guī)?；a(chǎn)的自動(dòng)化系統(tǒng)：在生產(chǎn)中快速

7、測量系統(tǒng)中RICOHRTC芯片的TTF值（精度調(diào)校值），并通過I2C總線，寫入非易失存儲(chǔ)器，而且可以利用RICOHRTC芯片輸出秒脈沖來檢驗(yàn)RTC走時(shí)精度。系統(tǒng)組成：以PC機(jī)為平臺(tái)，利用可以與PC機(jī)通訊的頻率計(jì)為檢測設(shè)備，在PC機(jī)上運(yùn)行相應(yīng)程序。系統(tǒng)配置見下圖。PC頻率計(jì)含辭的目標(biāo)系統(tǒng)通訊電第頻率計(jì)測出RTC輸出口的原始晶振頻率通過并口送向PC機(jī)，專用程序根據(jù)此值計(jì)算出相應(yīng)的TTF校正值，通過I2C總線寫入目標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)非易失存儲(chǔ)器，并用蜂鳴器發(fā)出響聲,提示操作結(jié)束。在生產(chǎn)線上的適當(dāng)位置設(shè)置本測試系統(tǒng)。因本系統(tǒng)的測算是由PC機(jī)上相應(yīng)專用程序進(jìn)行，一瞬間即可完成。故測試過程所用時(shí)間幾乎取決于測試夾具接通目標(biāo)系統(tǒng)相應(yīng)接觸點(diǎn)的時(shí)間。以下為采用此系統(tǒng)校正后實(shí)例：所配晶振頻率：32772.2HZ,誤差為+128ppm寫入的校正值43（十進(jìn)制）校正后輸出的秒脈沖誤差為+1.2ppm（即一年的誤差為37.8秒）而現(xiàn)在RICOH公司開發(fā)的第二代TTF功能的RTC,調(diào)整精度已經(jīng)達(dá)到