M41T82, M41T83
Serial I
2
C bus real-time clock (RTC) with battery switchover
Datasheet
-
production data
Optional 2
nd
programmable alarm available
Square wave output defaults to 32 KHz on
power-up (M41T83 only)
QFN16 (4 mm x 4 mm)
RESET (RST) output
Watchdog timer
Programmable 8-bit counter/timer
7 bytes of battery-backed user SRAM
SO8 (4.90 mm x 3.90 mm)
Battery low flag
Low operating current of 80
μA
18
Oscillator stop detection
Battery or SuperCap™ backup
Operating temperature of –40 °C to 85 °C
1
SOX18, embedded crystal
(11.61 mm x 7.62 mm)
Features
Ultra-low battery supply current of 365 nA
Factory-calibrated accuracy of
5
ppm typical
after 2 reflows (SOX18)
– Much better accuracies achievable using
built-in programmable analog and digital
calibration circuits
2.0 V to 5.5 V clock operating voltage
Counters for tenths/hundredths of seconds,
seconds, minutes, hours, day, date, month,
year, and century
Automatic switchover and reset output circuitry
(fixed reference)
– M41T83S: V
CC
= 3.00 V to 5.50 V
– M41T83R: V
CC
= 2.70 V to 5.50 V
– M41T83Z: V
CC
= 2.38 V to 5.50 V
Serial interface supports I
2
C bus (400 kHz
protocol)
Programmable alarm with interrupt function
(valid even during battery backup mode)
Package options
– a 16-lead QFN (M41T83)
– an 8-lead SOIC (M41T82) or
– an 18-lead embedded crystal SOIC
(M41T83)
RoHS compliance: lead-free components are
compliant with the RoHS directive
June 2015
This is information on a product in full production.
DocID012578 Rev 18
1/64
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64
Contents
M41T82, M41T83
Contents
1
2
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1
2-wire bus characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
Bus not busy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Start data transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Stop data transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Data valid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Acknowledge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2
2.3
2.4
2.5
Read mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Write mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Data retention and battery switchover (V
SO
= V
RST
) . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Power-on reset (t
rec
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3
Clock operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1
Clock data coherency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.1.1
3.1.2
Example of incoherency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Accessing the device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Power-down time-stamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.2
3.3
3.4
Halt bit (HT) operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.1
Real-time clock accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Clock calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.4.1
3.4.2
3.4.3
Digital calibration (periodic counter correction) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Analog calibration (programmable load capacitance) . . . . . . . . . . . . . . 31
Pre-programmed calibration value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.5
3.6
3.7
3.8
Setting the alarm clock registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Optional second programmable alarm and user SRAM . . . . . . . . . . . . . . 37
Watchdog timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
8-bit (countdown) timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.8.1
3.8.2
3.8.3
3.8.4
M41T83 timer interrupt/output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Timer flag (TF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Timer interrupt enable (TIE, M41T83 only) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Timer enable (TE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2/64
DocID012578 Rev 18
M41T82, M41T83
3.8.5
Contents
TD1/0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
Square wave output (M41T83 only) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Battery low warning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Century bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Oscillator fail detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Oscillator fail interrupt enable (M41T83 only) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
IRQ1/FT/OUT pin, frequency test, interrupts and the OUT bit (M41T83 only)
44
3.14.1
3.14.2
Active mode operation on V
CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Backup mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.15
3.16
3.17
FT/RST pin, frequency test and reset output pin (M41T82 only) . . . . . . . 48
Initial power-on defaults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
OTP bit operation (M41T83 in SOX18 package only) . . . . . . . . . . . . . . . 49
4
5
6
Maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
DC and AC parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.1
6.2
6.3
6.4
QFN16 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
SOX18 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
SO8 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Carrier tape information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
7
8
Part numbering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
DocID012578 Rev 18
3/64
List of tables
M41T82, M41T83
List of tables
Table 1.
Table 2.
Table 3.
Table 4.
Table 5.
Table 6.
Table 7.
Table 8.
Table 9.
Table 10.
Table 11.
Table 12.
Table 13.
Table 14.
Table 15.
Table 16.
Table 17.
Table 18.
Table 19.
Table 20.
Table 21.
Table 22.
Table 23.
Table 24.
Table 25.
Table 26.
Table 27.
Table 28.
Table 29.
Table 30.
Table 31.
Signal names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
M41T82 clock/control register map (32 bytes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Key to
Table 2: M41T82 clock/control register map (32 bytes).
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
M41T83 clock/control register map (32 bytes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Key to
Table 4: M41T83 clock/control register map (32 bytes).
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Digital calibration values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Analog calibration values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Alarm repeat modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Watchdog register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Timer control register map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Timer interrupt operation in free-running mode (with TI/TP = 1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Timer source clock frequency selection (244.1
μs
to 4.25 hrs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Square wave output frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Priority for IRQ1/FT/OUT pin when operating on V
CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Priority for IRQ1/FT/OUT pin when operating in backup mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Initial power-on default values (part 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Initial power-up default values (part 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Operating and AC measurement conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
DC characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Crystal electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Power down/up trip points DC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
AC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
QFN16 – 16-lead, quad, flat package, no lead, 4 x 4 mm
package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
SOX18 – 18-lead plastic small outline, 300 mils, embedded crystal,
package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
SO8 – 8-lead plastic small outline (150 mils body width)
package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Carrier tape dimensions for QFN16, SOX18, and SO8 packages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Document revision history. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4/64
DocID012578 Rev 18
M41T82, M41T83
List of figures
List of figures
Figure 1.
Figure 2.
Figure 3.
Figure 4.
Figure 5.
Figure 6.
Figure 7.
Figure 8.
Figure 9.
Figure 10.
Figure 11.
Figure 12.
Figure 13.
Figure 14.
Figure 15.
Figure 16.
Figure 17.
Figure 18.
Figure 19.
Figure 20.
Figure 21.
Figure 22.
Figure 23.
Figure 24.
Figure 25.
Figure 26.
Figure 27.
Figure 28.
Figure 29.
Figure 30.
Figure 31.
Figure 32.
Figure 33.
Figure 34.
Figure 35.
M41T82 logic diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
M41T83 logic diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
SO8 (M) connections (M41T82) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
QFN16 (QA) connections (M41T83) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
SOX18 (MY) connections (M41T83). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
M41T82 block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
M41T82 hardware hookup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
M41T83 block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
M41T83 hardware hookup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Serial bus data transfer sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Acknowledgement sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Slave address location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Read mode sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Alternative read mode sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Write mode sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Clock data coherency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Internal load capacitance adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Crystal accuracy across temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Clock accuracy vs. on-chip load capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Clock divider chain and calibration circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Crystal isolation example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Timer output waveform in free-running mode (with TI/TP = 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Battery check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Two-bit binary counter (century bits CB1:CB0). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
IRQ1/FT/OUT output pin circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Measurement AC I/O waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
I
CC2
vs. temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Power down/up mode AC waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Bus timing requirement sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
QFN16 – 16-lead, quad, flat package, no lead, 4 x 4 mm body size
package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
QFN16 – 16-lead, quad, flat package, no lead, 4 x 4 mm, recommended footprint . . . . . . 57
32 KHz crystal + QFN16 vs. VSOJ20 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
SOX18 – 18-lead plastic small outline, 300 mils, embedded crystal package outline . . . . 59
SO8 – 8-lead plastic small package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Carrier tape for QFN16, SOX18, and SO8 packages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
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