应用笔记 5143

DS323x系列实时时钟性能比较

By: Hrishikesh Shinde

摘要 : 本文介绍了Maxim的几款实时时钟(RTC)芯片,列出了DS3231、DS3232、DS3234、DS32B35和DS32C35之间的性能差异,以帮助用户找到最合适的解决方案。重点讨论了DS2131M内置微机电系统(MEMS)谐振电路的时钟方案,用于替换晶振方案。

Maxim是实时时钟(RTC)产品的引领者,已经设计了多款在市场上炙手可热的实时时钟产品。这些产品提供完全集成的高精度、温度补偿RTC方案。多数情况下,RTC的精度主要取决于晶振频率随温度的变化。因此,对晶体进行高精度的温度补偿能够提高这些器件的时钟精度。

本文列出了几款RTC (DS3231DS3232DS3234DS32B35DS32C35)的性能差异,帮助用户查找合适的器件。本还重点讨论了内置MEMS谐振器的DS3231M,用于替代晶振方案。

DS3231

DS3231是一款精密的I²C接口实时时钟,集成了温度补偿晶体振荡器(TCXO)和晶体,以下列出了这款器件的关键参数:

  • 0°C至+40°C范围具有±2ppm精度
  • -40°C至+85°C范围具有±3.5ppm精度
  • 电池备份输入用于支持连续计时
  • 工作温度范围:
    • 商业级:0°C至+70°C
    • 工业级:-40°C至+85°C
  • 低功耗
  • RTC提供秒、分钟、小时、星期、日期、月、年计时,并具有闰年补偿,有效期至2100年
  • 每天两次闹钟设置
  • 可编程方波输出
  • 快速(400kHz) I²C接口
  • 3.3V工作电压
  • 数字温度传感器输出:±3°C精度
  • 低电平有效RST输出/复位按键去抖输入
  • 美国保险商实验室(UL)认证

DS3231M

DS3231M是业内首款内置MEMS、带温度补偿的RTC,允许器件用于强烈震动的场合,不会由于晶体失效而导致产品故障。器件采用节省空间的8引脚、150mil SOIC封装。

DS3232

DS3232是一款集成了晶体和静态RAM的精密I²C实时时钟,类似于DS3231,但进行了少许修改:

  1. I²C超时检测,该功能可以限制I²C接口的最低工作频率。

  2. 32kHz输出驱动器更改为推挽输出,省去一个外部上拉电阻,节省空间。能够加快时钟的边沿速度,降低器件功耗。

  3. 电池切换时,可通过BB32kHz位选择使能/禁止32kHz输出。

  4. DS3232的32kHz输出在关闭状态下驱动至低电平;DS3231的32kHz输出在关闭状态下为高阻输出。

  5. DS3232内部可通过2个CRATE位控制温度转换速率,这些位用于控制器件的采样率。采样率决定了对温度传感器进行数字转换的频率,以及补偿振荡器的时间间隔。降低采样率则降低了温度传感器的工作频率,从而降低整体功耗。

  6. DS3232具有236字节电池备份SRAM。

DS3234

DS3234是一款集成了晶体和SRAM的带SPI™接口的高精度RTC,功能类似于DS3232,但进行了以下修改:

  1. 地址和数据通过SPI双向接口传输。

  2. 集成256 字节电池备份SRAM。

DS32B35和DS32C35

DS32B35和DS32C35采用与DS3231相同的管芯,但这些器件进行了以下几项修改:

  1. 增加FRAM管芯用于存储独立的I²C从机地址,应用笔记3886:“DS32X35带有铁电随机存取存储器的高精度实时时钟(RTC + FRAM)所具备的优势”解释了FRAM相比其它存储器类型的优势。DS32B35具有2KB FRAM,而DS32C35具有8KBFRAM。

  2. SDA和SCL两个I²C接口引脚在封装内部连接在一起,外部可能也要连接起来。

  3. 两个管芯的VCC在内部连接在一起,外部可能也要连接起来。

  4. 两个管芯的GND在内部没有连接在一起,必须在外部通过适当引线连接在一起,以确保正常工作。

表1列出了DS323x系列产品之间的主要差异。

表1. DS3231/DS3231M/DS3232/DS3234/DS32B35/DS32C35的主要差异
Part I/O User RAM Alarms Reset Output SQW Freq Osc. Stop Flag Thermal Sample Rate Battery Backup
DS3231 I²C 2 Yes 1Hz, 1.024kHz, 4.096kHz, 8.192kHz Yes Programmable Yes
DS3232 I²C 236B SRAM
DS3234 SPI 256B SRAM
DS32B35 I²C 2KB FRAM
DS32C35 I²C 8KB FRAM
DS3231M I²C 1Hz

结论

该应用笔记列出了DS3231、DS3232、DS3234、DS32B35和DS32C35之间的性能差异,帮助用户选择适当的解决方案。重点讨论了基于MEMS的DS3231M,详细信息,请参考应用笔记504:“Design Considerations for Maxim Real-Time Clocks”。