在频率成分中,32.768kHz是产品线最丰富最抢眼的频点。所有配备时间功能的电子设备都会使用32.768kHz晶振,日常生活中广泛使用32.768kHz实时时钟模块(RTC模块)作为时间基准。

32.768千赫谐振器

32.768kHz石英晶体是最常用的基频元件,从日常生活中的手表、手机、电脑、户外LED显示屏、广告牌上显示的时钟等演变而来。3768Hz是一个非常重要的标准频率,因为32768等于2的15次方。32768Hz经过15次分频,可以得到一秒钟的时间信号。

图一。32.768kHz谐振器用作MCU的LSE时钟源

32.768kHz谐振器主要用于实时时钟应用,也是MCU低速外部时钟(LSE)的信号源。MCU时钟源常用的32.768kHz应时晶体的典型参数如下:

-频率:32.7680千赫

-频率偏差:20.00 ppm(@ 25C5C5C)

-老化:最大5 ppm(@ 25C3C/年)

-转折点温度:25C5C

-频率稳定性:(0.036 ppm10%)/C2

-负载电容(cl): 6.0pf至12.5pf。

-寄生电容(c0):典型值1.4pf

-驱动电平:典型值0.1W,最大值0.3W

-工作温度:-40至85摄氏度

需要注意的是,使用外部晶振作为时钟源时,如果MCU相邻脚的输入输出都是高频脉冲,会干扰32.768kHz信号,引起抖动,从而影响时序,造成时序偏差。因此,外部晶振的相邻引脚不应作为高频信号的输入输出端口。

32.768kHz振荡器

32.768kHz晶体振荡器是一种精密频率器件,由32.768kHz晶体和CMOS振荡电路组成。因此,在使用时不需要连接任何额外的组件。典型应用包括数字系统的通用时钟发生器、RTC的时钟驱动器、网络服务器和计算机的时钟保持、手机、现场通信设备、水、电、三表的应用等。

图二。32.768kHz晶体振荡器及其内部结构

常用32.768kHz振荡器的典型性能和要求如下:

-超低功耗:一般不超过300nA

-宽输入电压:1.2V至5.5V

-工作温度:-10摄氏度至85摄氏度

-窄频差幅度:20ppm

-出色的振荡稳定性:0.2ppm/V

-良好的输出同步性能

-降低老化衰减

-能够承受运动的冲击和振动

RTC模块

RTC模块是一款集成了32.768kHz晶振和实时时钟芯片的产品。它具有振荡电路、时钟功能、日历功能和闹铃功能。为了获得更精确的时间,模块应采用高精度频率振荡器(应时芯片)和芯片作为控制元件,并注意晶振和RTC芯片的最佳匹配。

图3。RTC模块的组成

RTC模块面向特定应用,要求高精度、高稳定性、低功耗,支持I2C总线,提供日历信息、闹钟、定时器等功能。由于普通音叉石英晶体的温度特性较差,一些用于金融、电力、通信等应用的RTC模块使用TCXO来提高频率精度。例如,爱普生RX-4803LC的特征参数如下:

内置32.768kHz温度补偿振荡器(数字TCXO)波源

频率精度: (在-40至85时为3.4 10-6,在-40至85时为5 10-6)

1/100秒定时器控制寄存器

接口电压范围:1.6V-5.5V

温度补偿工作电压范围:2.2V-5.5V

定时(保持)电压范围:1.6V-5.5V

可选频率的时钟输出(32.768kHz、1024Hz、1Hz)

时钟、日历功能、闹钟功能、定时功能和内置EVIN输入功能。

通过连接端子,它可用作振荡器(32.768kHz数字TCXO)。

RTC模块为构建高精度同步时间处理系统提供了一种高性能的简单方案。其主要应用包括各种时钟、金融系统、电表、安防系统、高速公路收费系统等。由于不需要调整频率,提高了用户的设计效率、产品质量和上市时间。

审计唐子红