为什么我们在大多数电路中使用 32.768 kHz 晶体?

电器工程 振荡器 水晶
2022-01-18 02:45:12

为什么我们在大多数电路中使用 32.768 kHz 晶体,例如在 RTC 电路中?如果我使用 35 或 25 kHz 晶体会发生什么?

我假设是因为 IC 内部的 Xin、Xout 引脚电路应该是 CMOS/TTL/NMOS 技术。这是真的吗?

4个回答

实时时钟的频率因应用而异。频率 32768 Hz (32.768 KHz) 是常用的,因为它是 2 (2 15 ) 值的幂。而且,您可以使用 15 级二进制计数器获得精确的 1 秒周期(1 Hz 频率)。

实际上,在大多数应用中,尤其是数字应用中,电流消耗必须尽可能低以保持电池寿命。因此,在设计电路板时,在物理尺寸方面,选择此频率作为低频和方便制造与市场可用性和房地产之间的最佳折衷,其中低频通常意味着石英的物理尺寸更大。

数字 32768 是 2 的幂,即 2^15。如果你有一个 32.768kHz 的时钟频率,很容易使用二进制分频器将其分频为 1Hz 频率,也就是二进制计数器,即触发器链。

拥有 1Hz 的频率意味着你有一个提供 1 秒时间分辨率的时钟信号:用计数器计算秒数,进行数学运算,你就有了一个实时时钟 (RTC)。

这主要是由于成本。由于钟表业,这些特殊的水晶非常便宜。这个答案提供了更多细节,这里是一个摘录:

每年售出 12 亿只手表。它们中的大多数是便宜的数字手表,需要一个小的 32kHz 晶体。...

因此,这些水晶非常便宜...... [其他水晶] 的数量比这些廉价的手表水晶高出 10 到 100 倍。

此外,这些晶体针对低功率进行了特别优化。预计实时时钟将在 CR2032 型电池上运行这种振荡器 10 年。要获得其他频率的低频、低功耗、小晶体,您会看到成本大幅增加。

在小批量生产时,这些晶体仍然比普通或高功率 25kHz 或 56kHz 晶体便宜,但在您进入大批量生产之前,成本差异并不大。

选择您需要的,但如果您要生产大批量产品并且可以调整您的设计以使用 32kHz 晶体,那么这样做有很大的经济动机。

你可以使用任何你想要的频率——只要你的电路是为它设计的。

对于 CMOS 芯片,频率与功耗有关。因此 25KHz 时钟比 32.768 KHz 时钟消耗更少的功率。35 KHz 时钟会消耗稍多的功率。您应该根据您选择的实际芯片进行数学计算以确定适当的最小/最大时钟。

在时钟速度、功耗和每个时钟周期可以完成的工作量之间进行权衡。这因电路而异。

RTC 作为一类,最关心的是当主电源关闭时的功耗 - 并且您使用备用纽扣电池运行,但还需要相当准确的时钟 - 每月几秒钟内通常。