RTC晶振外接电容的匹配及时间偏差的计算方法

RTC是英文 “Real-Time Clock”的缩写,即实时时钟。一般RTC时钟电路都会外接一颗频率为32.768KHz的晶振,通常我们选用的晶振频率精度分别有:±10PPM(parts per million的缩写,即百万分之一。), ±20PPM, ±30PPM, ±50PPM;晶振的负载电容CL(Load capacitance)值通常有选 6pF, 7pF, 9pF, 12.5pF。


这里有两个概念要搞清楚,负载电容(CL)外接电容负载电容是晶振出厂前就设置好的,可以查看规格书中的参数,外接电容是无源晶振在电路应用中频率输出脚与输入脚接的电容元件。通常选物料时确定好负载电容(CL)后,我们的工作就是要匹配好最佳的外接电容值,其作用是对晶振在实际应用中的输出频率进行微调,使其尽量靠近频率中心点。

支持客户的过程中,总是经常发现工程师们没有特别留意这个外接电容值,很多都是把外接电容值等同于负载电容(CL)值,错误的认为是同一概念,一看原理图就知道不匹配,结果就是频偏过大。

晶振负载电容计算公式如下:

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RTC晶振32.768KHz频率精度PPM值及时间偏差计算方法介绍如下:

若晶振32.768KHz精度为±10PPM,一天时间误差计算如下:


10(PPM)×24(1天=24小时)×60(1小时=60分钟)×60(1分钟=60秒)=864000*1/1000000=0.864秒

即:该RTC晶振每天的时间误差不超过0.864秒,准确的说:若其频率精度PPM为+10PPM,则每天最多快0.864秒;若其频率精度PPM为-10PPM,则每天最多慢0.864秒。

常见32.768KHz晶振不同频率精度与时间偏差关系如下:

若其温度频差为±12PPM,则频率变化计算如下:

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  • ±10PPM:频差为:32768.32768Hz~32767.67232Hz,每天时间误差为0.864×1=0.864秒,一年时间总偏差为5.256分钟。
  • ±20PPM:频差为:32768.65536Hz~32767.34464Hz,每天时间误差为0.864×2=1.728秒,一年时间总偏差为10.512分钟。
  • ±30PPM:频差为:32768.98304Hz~32767.01696Hz,每天时间误差为0.864×3=2.592秒,一年时间总偏差为15.768分钟。

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