昱微电子正式打破高端RTC芯片国外垄断

　　摘要：

　　本文介绍了一款具有温度自动补偿的高精度实时时钟，其可以提供从 -40 至 85 ℃ 的 ± 5ppm 的系统精度，该成果打破了国外在高端实时时钟芯片上的垄断。

　　引言：

　　2011年11月11日，武汉昊昱微电子有限公司在洪山礼堂召开新闻发布会，宣布自主研发的HYM8025T“全温度自动补偿高精度实时时钟芯片”量产成功。我国智能电表终端高端RTC(实时时钟)芯片正式打破国外垄断，填补国内该类芯片空白，达到世界领先水平。

　　HYM8025T是具有温度补偿功能的新型实时时钟芯片，其每20秒进行一次温度测量，并根据测量结果进行相应数字补偿，从而提供从 -40 至 85 ℃ 的 ± 5ppm 的系统精度。

　　HYM8025T基本特性

　　HYM8025T采用C-MOS工艺，并从设计和流片工艺上做了多处调整，从而更大的降低功耗，使其更节能环保;其在具有有日历和时钟功能以外，还具有报警中断功能(可设定：天、日期、小时、分)、固定周期定时中断、时间更新中断、具有使能OE功能的多种频率输出以及瑞年自动调整等多种功能;还采用了I2C-BUS高速通信模式。

　　为了减小时钟精度受外围信号的干扰，HYM8025T自主研发了内封晶体技术，填补了国内此项技术的空白。将晶体与时钟芯片一起封装到SOP14的塑封体中，避免客户在使用时钟芯片过程中因采购晶体的性能、PCB的布板、晶体的负载电容等因素的影响，造成时钟精度异常，从而提高了RTC系统的稳定性。

　　温度自动补偿

　　HYM8025T最大的特点就是满足在工业温度范围内，可以通过温度自动补偿技术，实现实时时钟高精度的要求

　　常规时钟的核心就是晶体，晶体精度的高低决定了时钟的精度。通过筛选，晶体生产厂商可以提供室温下±20ppm至±10ppm，甚至±5ppm的频率精度。但是这些精度得到提升的晶体并不能改善高温和低温区域的精度。

　　典型的32.768kHz音叉晶体不能够在宽温范围内提供较高精度，在整个温度范围内精度呈抛物线型(如图1)，室温下(+25℃)精度典型值为±20ppm。相当于每天慢或快1.7秒，即每年误差10.34分钟。图1所示，在高温和低温区域精度变差，精度会低于150ppm(典型值)，相当于每天误差13.0秒，每年误差1.3小时。

　　图1. 32.768kHz典型音叉晶体精度随温度的变化曲线

　　为了实现宽温范围内的精确计时，某种形式的温度补偿是必须的。温度补偿需要定期检测温度， 然后根据温度调整晶体的负载，或者是调整时钟源，前者为模拟补偿，后者为数字补偿。由于模拟补偿的范围有限，电容太大或太小都将带来稳定性问题;补偿的非线性以及补偿效果与晶体本身的CM有关，这将带来批量调节的复杂性。而数字补偿可以不用改变振荡器本身，其补偿范围大，又不会带来稳定问题，补偿效果确定，与晶体特性无关。所以HYM8025T采用了数字补偿，每20秒后，在实时温度下，通过在振荡器分频链上加、减时钟脉冲来实现对精度的实时补偿，其补偿后的时钟误差如图2所示，通过补偿后，时钟在全温度范围下的精度大大提高。

　　图2 HYM8025T全温度时钟误差图

　　结语

　　HYM8025T的量产成功是国内实时时钟技术发展的里程碑，它不光打破了国外在这一技术上的垄断地位，而且凭借其良好的性价比，在与国外同类芯片的竞争中占据了有利地位，使得在国家智能电表上普及一颗稳定的中国芯成为可能，从而促进了国家智能电网的发展。