LTC6995-1/LTC6995-2：长时定时器与低频振荡器的理想选择

在电子设计领域，长时定时器和低频振荡器的需求日益增长。尤其是在一些对定时精度和稳定性要求较高的应用场景中，一款性能出色的芯片显得尤为重要。今天，我们就来深入了解一下 Linear Technology 公司推出的 LTC6995-1/LTC6995-2 TimerBlox 系列产品。

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一、产品特性

1. 宽周期范围

LTC6995-1/LTC6995-2 的周期范围从 1ms 到 9.5 小时，这使得它能够满足各种不同的定时需求。无论是短时间的脉冲控制，还是长时间的定时任务，都能轻松应对。

2. 复位功能

支持通过上电或复位输入进行定时复位，为系统的稳定性和可靠性提供了保障。在系统出现异常时，可以及时复位定时器，确保系统正常运行。

3. 电阻配置

仅需 1 到 3 个电阻即可完成配置，简单方便。同时，最大频率误差小于 1.5%，保证了较高的定时精度。

4. 可编程输出极性

用户可以根据实际需求选择输出极性，增加了产品的灵活性。

5. 电源特性

支持 2.25V 到 5.5V 的单电源供电，供电电流在 55µA 到 80µA 之间（2ms 到 9.5hr 时钟周期），具有较低的功耗。启动时间仅为 500µs，能够快速响应系统需求。

6. 输出驱动能力

CMOS 输出驱动器能够源/吸收 20mA 的电流，可直接驱动一些负载，简化了电路设计。

7. 工作温度范围

工作温度范围为 -55°C 到 125°C，适用于各种恶劣环境。

8. 封装形式

提供低剖面（1mm）SOT - 23（ThinSOT™）和 2mm × 3mm DFN 封装，方便不同的 PCB 布局需求。

9. 汽车级认证

经过 AEC - Q100 认证，可用于汽车应用，满足汽车电子对可靠性和稳定性的严格要求。

二、应用领域

1. 上电复位定时器

在系统上电时，为系统提供一定时间的复位信号，确保系统正常启动。

2. 长时单稳态触发器

用于产生长时间的单脉冲信号，例如在一些需要定时触发的设备中。

3. “心跳”定时器

定期产生信号，用于监测系统的运行状态，确保系统正常工作。

4. 看门狗定时器

监测系统软件的运行状态，当软件出现异常时，及时触发复位信号，保证系统的稳定性。

5. 周期性“唤醒”呼叫

在低功耗系统中，定期唤醒系统进行数据处理或通信，降低系统功耗。

6. 高振动、高加速度环境

由于其宽温度范围和稳定的性能，适用于一些高振动、高加速度的恶劣环境。

三、工作原理

1. 主振荡器

LTC6995 围绕一个最大频率为 1MHz 的主振荡器构建。主振荡器的频率由 SET 引脚的电流（ISET）和电压（VSET）控制，转换系数为 1MHz • 50kΩ，在典型条件下精度可达 ±0.8%。 主振荡器频率公式为：(f{MASTER }=frac{1}{t{MASTER }}=1 MHz cdot 50 k Omega cdot frac{I{SET }}{V{SET }}) 通过一个反馈回路将 VSET 维持在 1V ±30mV，因此 ISET 成为控制输出频率的主要手段。最简单的方法是在 SET 和 GND 之间连接一个电阻 (R{SET})，使得 (I{SET}=V{SET} / R{SET})，此时主振荡器方程简化为：(f{MASTER }=frac{1}{t{MASTER }}=frac{1 MHz cdot 50 k Omega}{R_{SET}})

2. 分频器

振荡器频率在到达 OUT 引脚之前，先经过一个固定的 ÷1024 分频器。此外，还包括一个可编程频率分频器，可将频率进一步除以 1、8、64、512、4096、(2^{15})、(2^{18}) 或 (2^{21})。分频比 (N{DIV }) 由连接到 DIV 引脚的电阻分压器设置。 输出频率公式为：(f{OUT }=frac{1 MHz cdot 50 k Omega}{1024 cdot N{DIV }} cdot frac{I{SET }}{V{SET }}) 输出周期公式为：(t{OUT }=frac{N{DIV } cdot R{SET}}{50 k Omega} cdot 1.024 ms)

3. DIVCODE

DIV 引脚连接到一个内部的、以 (V^{+}) 为参考的 4 位 A/D 转换器，用于确定 DIVCODE 值。DIVCODE 主要用于设置两个参数：

• 输出频率分频器设置 (N_{DIV })。
• 通过 POL 位确定 RST 和 OUT 引脚的极性。 (V{DIV }) 可以通过 (V^{+}) 和 GND 之间的电阻分压器产生。在选择电阻时，需要确保 (V{DIV } / V^{+}) 比例准确到 ±1.5%（包括电阻公差和温度影响），并且驱动阻抗（R1||R2）不超过 500kΩ。

  4. 复位和极性位功能

  复位输入（LTC6995 - 1 的 RST 和 LTC6995 - 2 的 (overline{RST})）用于将输出强制到固定状态，并复位内部时钟分频器。输出在复位时的状态由通过 DIVCODE 设置的极性位决定。 当 POL 位设置为 0 时，复位时输出将被强制为低电平；当 POL 位设置为 1 时，复位时输出将被强制为高电平。

四、设计步骤

1. 选择 LTC6995 版本和 POL 位设置

根据应用需求确定是选择 LTC6995 - 1（高电平有效复位）还是 LTC6995 - 2（低电平有效复位）。同时，根据需要设置 POL 位，以确定复位时 OUT 引脚的状态。

2. 选择 (N_{DIV}) 频率分频器值

根据所需的输出时钟周期 (t{OUT })，选择合适的 (N{DIV }) 值，使其满足 (frac{t{OUT }}{16.384 ms} leq N{DIV } leq frac{t{OUT }}{1.024 ms})。为了最小化电源电流，通常选择最低的 (N{DIV }) 值。

3. 计算并选择 (R_{SET})

根据公式 (R{SET }=frac{50 k}{1.024 ms} cdot frac{t{OUT }}{N{DIV }}) 计算 (R{SET}) 的值，并选择最接近的标准电阻值。

五、典型应用电路

1. 上电复位定时器

当电源施加到 LTC6995 时，输出在 tSTART 期间保持低电平，然后随着时钟周期的开始呈现 POL 位的值。如果 (POL = 0)（DIVCODE < 8），假设 RST 引脚处于非激活状态，输出将在 tSTART + 1/2 tOUT 的可编程间隔内保持低电平，可用于系统的上电复位。

2. 长时单稳态触发器和延迟发生器

通过驱动复位输入，可以创建边缘触发的定时事件，这些事件为低电平有效，并且可以重新触发或在一个编程间隔后停止。编程时间间隔可以通过改变电阻值在 500µs 到 4 小时以上的范围内变化。

3. 看门狗定时器

使用与长时单稳态触发器相同的电路，通过周期性地脉冲复位输入，可以创建一个有效的看门狗定时器。如果系统在每个定时间隔内未提供看门狗脉冲，输出将变为高电平，指示系统软件可能陷入无限循环。

4. 门控振荡器

复位输入（RST）清除所有内部分频器，当释放时，输出将以完整的编程周期开始时钟。这个边缘可以用于在已知的时钟起始点对输出进行门控，确保时钟周期的准确计数。

5. 自复位电路

RST 引脚具有迟滞特性，允许在 RST 输入处使用 RC 时间常数来产生几乎与电源电压无关的延迟。通过这种技术，可以使 LTC6995 输出自我复位，在每个周期产生一个可控的脉冲。

6. 电压控制频率

通过添加一个额外的电阻，可以通过外部电压控制 LTC6995 的输出频率。电压 (V{CTRL}) 通过 (R{VCO}) 源/吸收电流，从而改变 ISET 电流，进而调制输出频率。

六、PCB 布局和电源旁路

1. 电源旁路

将旁路电容 C1 直接连接到 (V^{+}) 和 GND 引脚，使用低电感路径。对于 DFN 封装，C1 到 GND 的连接可以在顶层完成；对于 TSOT - 23 封装，OUT 可以通过 C1 焊盘布线，以实现良好的 C1 GND 连接。推荐使用 0.1µF 的陶瓷电容。

2. 元件布局

将所有无源元件放置在电路板的顶层，以最小化走线电感。将 (R_{SET}) 尽可能靠近 SET 引脚，并直接、短连接。使用接地走线屏蔽 SET 引脚，以防止辐射信号的干扰。将 R1 和 R2 靠近 DIV 引脚放置，以减少外部信号耦合。

七、总结

LTC6995 - 1/LTC6995 - 2 TimerBlox 系列产品以其宽周期范围、高精度、低功耗和灵活的配置方式，为电子工程师提供了一个优秀的长时定时器和低频振荡器解决方案。无论是在汽车电子、工业控制还是消费电子等领域，都具有广泛的应用前景。在实际设计中，工程师们可以根据具体需求，合理选择配置参数和应用电路，充分发挥该产品的性能优势。

大家在使用 LTC6995 - 1/LTC6995 - 2 过程中遇到过哪些问题呢？或者对于这类定时器芯片，你还有哪些想了解的方面？欢迎在评论区留言交流。