RTC晶振低温不起振原因分析

RTC晶振低温不起振不良现象表述如下:

1、当使用LSI时,无论常温还是低温下都能正常工作。

2、当使用LSE时,常温下能正常工作,但在低温(0℃)时,RTC不再工作(LED1停止闪烁),且相应管脚无输出,但保持为高电平,测试发现OSC管脚此时存在32.768KHz频率信号输出。

3、通过修改负载电容C1&C2的电容值从5.1pF修改到6.8pF时,原本低温下不工作的RTC晶振又能恢复正常工作。

RTC晶振低温不起振原因分析

从上图可以看出,在使用最高驱动模式下,此时与之对应的负载电容CL应该使用12.5pF,而客户所使用的晶振负载电容CL却是7pF。

当使用最高驱动模式时,我们应该选择负载电容CL=12.5pF的RTC晶振,避免振荡回路饱和,导致启动失败。但是,若此时使用了一个较小的CL(如CL=6pF),那么也会导致振荡频率不稳定和工作周期可能被扭曲。

可见,负载电容CL值越大,所需的驱动电流也就越大,但牵引度越会小。由于C1&C2的电容值变大将导致负载电容CL变大,进而对应所需的驱动电流也就同步增加,这反而减少了在高驱动模式情况下振荡回路出现饱和的机会。这就可以解释通过增大C1&C2的电容值,原本出现问题的RTC就能恢复正常的原因了。

思考与建议:

从测试结果来看,通过修改负载电容的方式能让原本不能正常工作的RTC恢复正常工作,这个似乎为客户的负载电容不能精准的匹配系统的原因所致。

但客户对于这个做法不接受的,理由是现在设计的负载电容5.1pF是通过测试后的值,精度可以达到6.5ppm,但如果改为6.8pF,那么精度将会变到大约30ppm,这个会影响到MCU的RTC的时间精准度,系统在长时间运行后,时间必然会偏差很大,超出设计合理范围,这个是不允许的。

因此,我们建议请严格根据芯片方案选取相应电气参数的晶振,否则可能造成系统不稳定、功能障碍或设备不开机。

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