实时时钟模块RX4901CE自带SPI接口，具有数字温度补偿功能，适合用在需高精度和快速响应的设备

2023-10-27 世强
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传统的模拟温度补偿晶振采用热敏电阻等元器件来检测环境温度，将温度信息做相应变换后控制晶振的输出频率用来实现稳定输出，但是这种做法频率补偿精度有限。伴随目前电路计算频率越来越高，更多工业级的高时间精度和快速时间响应的应用出现，原有的模拟温度补偿晶振无法满足要求，数字温度补偿的实时时钟模块出现，通过在模块内部将温度检测、模拟变化，AD转化，将模拟量转换为数字量，调节频率输出，可实现更高精度的频率补偿。


最近EPSON推出一款SPI接口的数字温度补偿实时时钟RX4901CE，这款时钟模块自带SPI接口，可在-40℃~+105℃的温度环境中稳定工作，与计算芯片进行配合，可以实现高时钟精度和快速时间响应的应用。


图1 RX4901CE的内部结构图


支持SPI数字接口，通信速率高，更适合高精度和快速响应的时钟应用


RX4901CE时钟模块采用SPI总线与外部计算芯片进行通信，该总线为同步串行通信协议，支持点对点、点对多点通信协议，如图2所示，采用了CLK（时钟），DI（输入），DO（输出）和CE（从机选择）四根通信线，其优点在于传输速度快，实时性强，特别适用于需对时钟信号进行高速实时响应的时钟应用。在工业控制产品中需要实际分析连续信号，保持信号采集时间精度的可信度有非常重要的作用，在高精度敏感仪器仪表的设计中将发挥重要作用。


图2 SPI接口的数字温度补偿功能示意图


频率容差小于±8.0 x 10-6，在+85℃~+105℃严苛环境温度下温度运行


RX4901CE实时时钟模块伴随温度变化的稳定特性如图3所示，其启动时间最大为1S，特别满足各类程控仪器的应用，同时在-40℃~+105℃的环境温度中，其频率容差做到小于±8.0 x 10-6，性能优异，满足高精度温度补偿的要求，诸如风电、石油开采等环境工作温度变化差异巨大的场景，保障设备随时可靠运行，可作为一项优质元器件选型选项为高精度时间应用设计提供元器件级技术支持。同时RX4901CE还提供XS子型号产品，产品在-40℃~+85℃的温度环境中频率容差为±3.0 x 10-6，便于满足设计者对精度的进一步追求，例如石化、钢铁冶炼等行业中旋转设备信号检测对仪器设备时钟稳定性要求高的场合。


图3 RX4901CE的频率特性


提供时间戳功能，可自动实现电池供电和系统供电切换


RX4901CE作为高度集成的实时时钟模块，其内部集成了丰富的设计功能。RX4901CE带有时间戳功能，通过外部事件引脚输入配置，可以记录1/1024秒，到秒、分钟、小时、日、月、年的信息，模块内部可最多记录32个事件，可以帮助用户在重要的信号事件上标记尽可能高精度的时间戳信息，有效助力数据可追溯。同时模块内部能够检测系统供电和电池供电的状态，在系统供电出现故障时能够自动切换到电池供电，维持时钟系统运行，切实保障时钟系统稳定可靠。


图4 RX4901CE的管脚分布

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