Avance de tiempo RTC

Estoy trabajando en algunos proyectos con un RTC. Estoy usando el PCF85063A. El problema es que el contador RTC avanza desde el tiempo real unos 2 minutos por semana. Busqué errores de hardware y firmware, y lo único que me generó dudas fueron los capacitores de carga del oscilador.

Este es el cristal que estoy usando:ingrese la descripción de la imagen aquí

Como puede ver, la tolerancia de frecuencia del cristal es de 20 ppm, lo que significa aproximadamente 1 minuto de error por mes en el contador del reloj.

El RTC tiene condensadores de carga de oscilador integrados:

ingrese la descripción de la imagen aquí

De hecho, estoy usando 7pF porque es el valor predeterminado. No encontré nada sobre el condensador de carga del oscilador frente a la variación de frecuencia oscilante.

¿Alguien puede explicar la relación entre mi problema y los capacitores de carga, o hay algo más que no estoy considerando?

Esta pregunta y mi respuesta deberían dar una buena idea del problema.

Respuestas (2)

La tolerancia del cristal = 20 ppm no significa que un oscilador deba operar a una frecuencia tan precisa. 20 ppm es solo la tolerancia de la ubicación de cierto punto resonante en la curva de impedancia del cristal. La frecuencia de oscilación de un oscilador es aquella en la que todo el circuito de retroalimentación tiene un cambio de fase de Nx360 grados. Todas las demás partes afectan, demasiado poco, aunque la dependencia de frecuencia de cambio de fase más pronunciada pertenece al cristal.

Puede ajustar un poco el oscilador con reactancias externas, pero ese chip tiene un esquema de calibración de software en el que se agregan o omiten algunos pulsos de vez en cuando. Compruébelo en la hoja de datos https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCF85063A.pdf .

Los cambios de frecuencia son siempre en la dirección opuesta a los cambios de carga C y son más sensibles al cambio cuando la carga se hace más pequeña.

Este tipo de cristal puede extraerse fácilmente +-100 ppm por cambios de carga C y posiblemente +/-200 ppm.

Dado que el reloj funciona rápido 2 minutos por semana o 2/(7x24x60) = +198 ppm, la capacitancia debe aumentar, por lo que la configuración debe establecerse en la especificación de cristal, en este caso 12,5 pF y no dejarla como predeterminada de 7 pF . Error de usuario.

También hay un error de temperatura fuera de los 25 °C a +/-6 ppm por grado C, que es un culpable poco probable.

Otros errores del usuario pueden atribuirse a soldaduras (choque térmico) o caídas (choque mecánico) como más probable que un buen proveedor, fuera de especificación.

Las diferencias de diseño con respecto a las recomendadas pueden contribuir con más o menos capacitancia parásita a tierra del orden de unos pocos pF.

Los errores de tolerancia de las opciones de capacitancia de carga de 7 y 12,5 pF del chip RTC son ambos de +/-40 % máx., por lo que esto puede contribuir en gran medida pero no tanto como el error del usuario al usar la configuración de carga incorrecta.

Si se cumplen todas las especificaciones de la hoja de datos, el OEM lo prueba y se garantiza que está dentro de la especificación de tolerancia @25'C aquí a +/-25 ppm.

Siguiendo la hoja de datos RTC, el error medido se puede corregir digitalmente a menos de 2 ppm.