資料介紹
在快節奏的現代社會(huì ),時(shí)間變得越來(lái)越寶貴。對于時(shí)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(gè)汽車(chē)顯示屏的時(shí)鐘顯示項目,要求時(shí)鐘一天的誤差控制在1s以?xún)?。要想達到此要求,則必須滿(mǎn)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(ài)普生的車(chē)載實(shí)時(shí)時(shí)鐘RA8900CE.
以前RTC的解決方案是使用無(wú)源晶振,通過(guò)軟件算法實(shí)現時(shí)間顯示。使用無(wú)源晶振時(shí)需要CPU支持,且由于時(shí)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(shí)提取RA8900CE內部寄存器的數據,通過(guò)IC通信實(shí)現時(shí)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(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。另外,無(wú)源晶振的偏差會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而變化,這就會(huì )導致時(shí)鐘顯示的精度在冬天和夏天不同,最嚴重時(shí),時(shí)鐘一天的偏差可以達到8.6S,用戶(hù)會(huì )很容易發(fā)現時(shí)鐘顯示的精度有問(wèn)題,嚴重影響用戶(hù)的使用體驗;而使用RA8900CE時(shí),無(wú)論是冬天還是夏天,時(shí)鐘一天的差始終保持0.5S以?xún)?,用?hù)輕易不會(huì )發(fā)現時(shí)鐘的精度有異常,用戶(hù)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.)。
而目,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(xiàn),方便我們把RA8900CE放置在MCU附近,大大降低了PCB布線(xiàn)難度因此,其既滿(mǎn)足晶振要求又降低了PCB布線(xiàn)難度,可謂是一舉兩得。
增加RA8900CE芯片后,我們發(fā)現樣品初次上電后,DAB芯片無(wú)法和MCU正常通信。樣品的電路框圖如下圖所示:
![](https://file1.elecfans.com/web2/M00/CF/1F/wKgZomYhyNKASmOzAABtdb8olV0829.jpg)
圖1:汽車(chē)顯示屏的時(shí)鐘顯示電路框圖
問(wèn)題分析及解決
樣品初次上電,DAB芯片無(wú)法和MCU正常通信。這是個(gè)富有挑戰的問(wèn)題,為了探究原因,我們采用排除法的思考方式,分析如下:
![](https://file1.elecfans.com/web2/M00/CF/FE/wKgaomYhyNKAI-WZAABn-XBw5v8426.jpg)
圖2:?jiǎn)?wèn)題分析
首先,要鎖定導致問(wèn)題的模塊。我們先確認DAB上電時(shí)序,如圖3所示,DAB芯片對上電時(shí)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(fā)現DVDDIO提前于VBAT上電,進(jìn)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(shí)序會(huì )不滿(mǎn)足?
我們設計的DAB電源如圖3所示,通過(guò)MCU控制5VSW和3.3VSW,保證5VSW提前與3.3VSW上電,理論設計完全滿(mǎn)足DAB上電時(shí)序要求。但是,為何實(shí)際情況和理論設計的情況相差甚遠?
![](https://file1.elecfans.com/web2/M00/CF/1F/wKgZomYhyNKAMZ11AABVjbazeFY062.jpg)
圖3:DAB上電時(shí)序
通過(guò)測量電源時(shí)序,最終我們發(fā)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(shí)序要求。
RA8900CE的內部電路如圖4所示,為了防止3.3VSW沒(méi)電時(shí),發(fā)生電現象,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(kāi)關(guān)永遠保持關(guān)斷狀態(tài)。但是機器第一次上電的時(shí)候,RA8900CE的寄存器為默認值,而我們的軟件只有在MCU起來(lái)后才可以設置RA8900CE的寄存器地址為:VDETOFF.SWOFF=(1.1)。這樣,就會(huì )導致有一段時(shí)間VBAT和VDD直連,導致3.3VSW電源跟隨3.3VMEM提前上電,進(jìn)而導致DAB和MCU通信異常。
![](https://file1.elecfans.com/web2/M00/CF/1F/wKgZomYhyNKAZ46tAAAcGb9NvVY510.jpg)
圖4:RA8900CE的內部電路
知道了問(wèn)題的根本原因,找到解決方案就變得很容易。由于RA8900CE工作時(shí)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(gè)電源的方案,即都使用3.3VMEM電源。如此來(lái)就根本的解決了串電問(wèn)題,進(jìn)而保證了DAB的上電時(shí)序,解決了DAB和MCU無(wú)法通信的問(wèn)題。
- RX8900CE (內置DTCXO, 高精度, 內置電源切換 I2C-Bus接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊)
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