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  • 技術支持

    客服支持

    客服:400-888-5058 總機:025-52188228 郵箱:nj@nscn.com.cn

    愛普生RA8900CE高精度時鐘芯片的使用注意事項

    在快節奏的現代社會,時間變得越來越寶貴。對于時鐘的電子設計,高精度且低功耗逐漸成為主流。我們就有一個汽車顯示屏的時鐘顯示項目,要求時鐘一天的誤差控制在1s以內。要想達到此要求,則必須滿足晶振的頻率偏差PPM<1/60/60/24*1000*1000=11.574ppm,對于如此高的要求,我們決定采用愛普生的車載實時時鐘RA8900CE。
     
    以前我們RTC的解決方案是使用無源晶振,通過軟件算法實現時間顯示。使用無源晶振時需要CPU支持,且由于時間計數要一直運行,導致整機待機功耗增加。如果使用集成的RA8900CE,則僅需主機工作時提取RA8900CE內部寄存器的數據,通過IIC通信實現時鐘顯示,這樣不僅降低了待機功耗,也減少了軟件的工作量,大大縮短了產品的開發周期。另外,無源晶振的偏差會隨著溫度的變化而變化,這就會導致時鐘顯示的精度在冬天和夏天不同,最嚴重時,時鐘一天的偏差可以達到8.6S,用戶會很容易發現時鐘顯示的精度有問題,嚴重影響用戶的使用體驗;而使用RA8900CE時,無論是冬天還是夏天,時鐘一天的偏差始終保持0.5S以內,用戶輕易不會發現時鐘的精度有異常,用戶的使用體驗比較好。
     
    RA8900CE符合AEC-Q200認證標準,是一顆集成32.768KHz晶體單元的高精度DTCXO,全溫度范圍頻率偏差為5ppm,工作電流十分低,僅為0.7uA/3V(Typ.)。
     
    而且,RA8900CE支持高達400Khz的IIC通信,接口電壓支持2.5V~5.5V。最主要RA8900CE的封裝僅為2.5mm*3.2mm,小封裝有利于PCB走線,方便我們把RA8900CE放置在MCU附近,大大降低了PCB布線難度。因此,其既滿足晶振要求又降低了PCB布線難度,可謂是一舉兩得。
     
    問題總攬
     
    增加RA8900CE芯片后,我們發現樣品初次上電后,DAB芯片無法和MCU正常通信。樣品的電路框圖如下圖所示:
     
    圖1:汽車顯示屏的時鐘顯示電路框圖
     
    問題分析及解決
     
    樣品初次上電,DAB芯片無法和MCU正常通信。這是個富有挑戰的問題,為了探究原因,我們采用排除法的思考方式,分析如下:
     
    圖2:問題分析
     
    首先,要鎖定導致問題的模塊。我們先確認DAB上電時序,如圖3所示,DAB芯片對上電時序有要求,即接口電源DVDDIO一定要在主電源VBAT之后上電?墒,我們測試后發現DVDDIO提前于VBAT上電,進而導致DAB通信異常。導致DAB通信異常的原因找到了,但是,究竟為何上電時序會不滿足?
     
    我們設計的DAB電源如圖3所示,通過MCU控制5VSW和3.3VSW,保證5VSW提前與3.3VSW上電,理論設計完全滿足DAB上電時序要求。但是,為何實際情況和理論設計的情況相差甚遠?
     
    圖3:DAB上電時序
     
    通過測量電源時序,最終我們發現是由于追加的RA8900CE芯片,在初始上電階段導致電源串電,3.3VSW電源跟隨3.3VMEM提前上電,導致不符合DAB上電時序要求。
     
    RA8900CE的內部電路如圖4所示,為了防止3.3VSW沒電時,發生串電現象,我們設置RA8900的寄存器地址為:VDETOFF,SWOFF=(1.1),這樣設置是保證RA8900CE內部VDD和VBAT之間的開關永遠保持關斷狀態。但是機器第一次上電的時候,RA8900CE的寄存器為默認值,而我們的軟件只有在MCU起來后才可以設置RA8900CE的寄存器地址為:VDETOFF,SWOFF=(1.1)。這樣,就會導致有一段時間VBAT和VDD直連,導致3.3VSW電源跟隨3.3VMEM提前上電,進而導致DAB和MCU通信異常。
     
    圖4:RA8900CE的內部電路
     
    知道了問題的根本原因,找到解決方案就變得很容易。由于RA8900CE工作時VDD電源消耗的最大電流是1.45uA,電流消耗非常小,因此我們決定采用VDD和VBAT共用一個電源的方案,即都使用3.3VMEM電源。如此一來就根本的解決了串電問題,進而保證了DAB的上電時序,解決了DAB和MCU無法通信的問題。
     
    問題總結
     
    簡而言之,忽略了RA8900CE的寄存器設置條件,導致初始上電時DAB上電時序異常,最終導致DAB無法通信。雖然我們解決了此問題,但是如果從設計源頭開始就注意RA8900CE寄存器的設置條件,則會從根本上杜絕此類問題的發生。電子設計容不得一點馬虎,常常差之毫厘謬以千里,希望我的經歷能給使用RA8900CE芯片的小伙伴們提供幫助,防微杜漸,不要讓類似的問題再次發生。
    • 選型參考
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