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實時時鐘(RTC)作為一種具備獨立計時和事件記錄功能的設備，現已廣泛應用于許多電子產品中，并對時鐘的精度要求越來越高。根據封裝尺寸、接口方式、附加功能、時鐘精度和待機功耗等因素進行分類，市場上有各種種類的RTC產品可供選擇。
而在設計外置晶體結構的RTC時，常常會面臨以下問題：
1. 外接晶體的選擇：
不同廠家、不同批次的晶體產品可能存在個別參數不完全相同的情況，這可能會導致較大的時鐘誤差。為了獲得較高精度的時鐘，晶體廠商通常會對32k晶體進行精度篩選，并提供室溫下±20ppm至±10ppm、甚至±5ppm的頻率精度。然而，即使選擇了±5ppm的晶體，仍無法保證在實際設計中達到理想的精度要求，因為晶體的實際頻率輸出精度受晶體和起振電路共同影響。
不同的RTC芯片對晶體的CL值要求也不同，如果匹配不當，可能會導致較大的誤差以及起振緩慢或困難等問題。因此，在實際設計中經常會遇到晶體選擇不當的問題，這給客戶增加了額外的工作量。
2. 生產和應用中的問題：
外置晶體增加了元件數量，從而增加了不良率的風險。晶體的放置位置對產品性能有影響，一般要求晶體盡量靠近IC的頻率引腳，走線要盡量短，避免高頻信號線穿過晶體區(qū)域等。此外，出于成本考慮，一些客戶選擇直插型32k晶體，這也增加了生產的負擔和效率。
對于外置晶體的RTC設計而言，高溫高濕、高污染的應用環(huán)境是一個考驗。這種環(huán)境條件下，晶體部分的線路阻抗和寄生電容容易增加，導致起振困難和精度下降等問題。整個回路特性的變化也可能對晶體本身造成損害，從而使產品存在失效風險。
3. 難以實現溫度補償：
由于材料特性的影響，32k晶體對溫度較為敏感，可能導致時鐘精度漂移。因此，在對精度要求較高的應用場合，需要進行溫度補償。一種常見的溫度補償方法是利用32k晶體的溫度-頻率曲線(Δf/f = B*(T - To)2 + fo)來補償溫度引起的誤差。然而，不同廠家的晶體曲率系數B有所不同，同時晶體電路匹配也會導致參比溫度下的頻率偏差fo發(fā)生變化，使不同溫度點的頻率偏差發(fā)生變化，從而無法對系統(tǒng)進行溫度補償。如果要實現高精度的溫度補償，每個晶體都需要進行參數標定，這顯然是不現實的。
相比之下，內置晶體的RTC具有以下優(yōu)點：
1. 減少器件數量，使得設計更緊湊和可靠。內置晶體RTC可以確保時鐘精度的一致性，并避免除溫度以外的因素對精度產生影響。同時，內置晶體RTC可以節(jié)省晶體匹配所需的時間和精力。
2. 內置晶體RTC能夠實現低功耗特性，延長備用電池的使用壽命，為保持超長時鐘數據提供支持。
另外，在內置晶體RTC設計中，不再需要考慮晶體的布局和走線，所有產品采用SMD封裝，從而提高生產質量和效率。
盡管如此，并非所有情況下都適合使用內置晶體RTC。在某些特定的應用需求下，仍然可能需要使用外置晶體RTC以滿足更高精度要求或特殊環(huán)境下的穩(wěn)定性要求。
總之，根據實際需求和應用場景，選擇合適的RTC結構(內置晶體或外置晶體)對于確保時鐘精度、性能可靠性和設計效率都非常重要。
