Warum verwenden wir in den meisten Schaltungen 32,768-kHz-Kristalle, zum Beispiel in RTC-Schaltungen? Was passiert, wenn ich einen 35- oder 25-kHz-Kristall verwende?
Ich gehe davon aus, dass die IC-internen Xin, Xout-Pin-Schaltungen in CMOS / TTL / NMOS-Technologie ausgeführt sein sollten. Ist das wahr?
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ramesh6663
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Antworten:
Die Frequenz einer Echtzeituhr variiert mit der Anwendung. Die Frequenz 32768 Hz (32.768 KHz) wird häufig verwendet, da es sich um einen Potenzwert von 2 (2 15 ) handelt. Mit einem 15-stufigen Binärzähler können Sie eine genaue 1-Sekunden-Periode (1-Hz-Frequenz) erzielen.
In den meisten Anwendungen, insbesondere im digitalen Bereich, muss der Stromverbrauch praktisch so gering wie möglich sein, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Daher wird diese Frequenz als bester Kompromiss zwischen Niederfrequenz und praktischer Herstellung mit Marktverfügbarkeit und Platzbedarf in Bezug auf die Abmessungen beim Entwerfen von Leiterplatten ausgewählt, wobei Niederfrequenz im Allgemeinen bedeutet, dass der Quarz physikalisch größer ist.
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Die Zahl 32768 ist eine Potenz von 2, dh 2 ^ 15. Wenn Sie eine Taktfrequenz von 32,768 kHz haben, ist es einfach, sie mit binären Frequenzteilern, auch bekannt als Binärzähler, dh Flip-Flop-Ketten, in eine Frequenz von 1 Hz zu unterteilen.
Eine Frequenz von 1 Hz bedeutet, dass Sie ein Taktsignal mit einer Zeitauflösung von 1 Sekunde haben: Zählen Sie die Sekunden mit einem Zähler, rechnen Sie nach und Sie haben eine Echtzeituhr (RTC).
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Es ist in erster Linie aus Kostengründen. Diese besonderen Kristalle sind aufgrund der Uhrenindustrie spottbillig. Diese Antwort enthält weitere Details. Hier ist ein Auszug:
Ferner sind diese Kristalle besonders gut für geringe Leistung optimiert. Es wird erwartet, dass Echtzeituhren einen solchen Oszillator 10 Jahre lang auf einer CR2032-Zelle betreiben. Um niedrige Frequenzen, niedrige Leistung und kleine Kristalle in anderen Frequenzen zu erhalten, müssen Sie einen erheblichen Kostenanstieg in Kauf nehmen.
In geringen Stückzahlen sind diese Kristalle immer noch billiger als die normalen oder Hochleistungskristalle mit 25 kHz oder 56 kHz, kosten aber den Unterschied erst, wenn Sie in die Massenfertigung einsteigen.
Wählen Sie aus, was Sie benötigen. Wenn Sie jedoch ein Produkt mit hohen Stückzahlen herstellen und Ihr Design so anpassen können, dass es mit einem 32-kHz-Kristall funktioniert, besteht ein erheblicher finanzieller Anreiz dafür.
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Sie können jede gewünschte Frequenz verwenden - vorausgesetzt, Ihre Schaltung ist dafür ausgelegt.
Bei CMOS-Chips hängt die Frequenz vom Stromverbrauch ab. Ein 25-kHz-Takt würde also weniger Strom verbrauchen als ein 32,768-kHz-Takt. 35-kHz-Takt würde etwas mehr Strom verbrauchen. Sie sollten die Berechnung durchführen, um die richtige minimale / maximale Taktung zu bestimmen, die auf die tatsächlich ausgewählten Chips abgestimmt ist.
Es gibt einen Kompromiss zwischen Taktrate, Stromverbrauch und der Menge an Arbeit, die Sie pro Taktzyklus erledigen können. Dies variiert von Schaltung zu Schaltung.
RTCs als Klasse beschäftigen sich am meisten mit dem Stromverbrauch, wenn die Hauptstromversorgung ausgeschaltet ist - und Sie arbeiten mit der Ersatz-Knopfzellenbatterie, müssen aber auch noch einigermaßen genaue Uhren haben - und zwar innerhalb weniger Sekunden pro Monat typisch.
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