在電子電路領(lǐng)域,32.768Khz(32768Hz)有著特殊的地位和重要的作用。
1、采用32.768Khz的原因
32.768Khz頻率在電路設(shè)計(jì)中被廣泛采用,主要是因?yàn)槠涮厥獾臄?shù)學(xué)特性。這個(gè)頻率值經(jīng)過簡單的分頻處理,可以方便地得到各種常用的時(shí)間基準(zhǔn)。例如,通過合適的電路對(duì)其進(jìn)行15次二分頻,可以精確地產(chǎn)生1Hz的信號(hào),這對(duì)于以秒為單位的計(jì)時(shí)功能實(shí)現(xiàn)非常關(guān)鍵。而且,該頻率的晶體振蕩器具有較高的穩(wěn)定性,能夠在不同的環(huán)境條件下保持相對(duì)穩(wěn)定的輸出,從而為電路提供準(zhǔn)確可靠的時(shí)鐘信號(hào),滿足諸如實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)等對(duì)時(shí)間精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。
32.768khz表晶2、32.768Khz外接負(fù)載的選擇
外接負(fù)載對(duì)于32.768Khz晶體振蕩器的性能有著顯著影響。選擇合適的負(fù)載電容至關(guān)重要。負(fù)載電容值需要根據(jù)晶體的規(guī)格參數(shù)和電路的具體要求來確定。如果負(fù)載電容選擇不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致晶體振蕩器的頻率偏移,進(jìn)而影響整個(gè)電路的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確性。一般來說,常見的負(fù)載電容值在7pF 、9PF、12.5pF,在設(shè)計(jì)電路時(shí),需要考慮與之相連的芯片引腳內(nèi)部電容,通過計(jì)算來選擇合適的外部負(fù)載電容,以保證晶體振蕩器工作在其標(biāo)稱頻率附近。
以下是常見負(fù)載對(duì)應(yīng)的外接電容值:
晶振負(fù)載電容 | 晶振外接電容 |
7PF | 12~15PF |
9PF | 15~18PF |
12.5PF | 18~22PF |
實(shí)際情況還需進(jìn)行匹配測(cè)試后,推薦最佳外接電容值。
3、32.768Khz外接的電路
如圖所示是晶振的整體電路。R1為反相器invl提供偏置,使其中的MOS管工作在飽和區(qū)以獲得較大的增益;C1,C2和雜散電容一起構(gòu)成晶體的電容負(fù)載, 同時(shí)它們和反相器invl一起可以等效為一負(fù)阻, 為晶體提供其振蕩所需要的能量;R2用來降低對(duì)晶體的驅(qū)動(dòng)能量, 以防止晶體振壞或出現(xiàn)異常; 反相器inv2對(duì)invl的輸出波形整形并驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
外接電路4、32.768Khz與RTC的關(guān)系
實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)作為眾多電子設(shè)備中時(shí)間信息管理的核心模塊,其精準(zhǔn)運(yùn)行高度依賴于穩(wěn)定可靠的時(shí)鐘源,而32.768Khz晶體振蕩器所提供的信號(hào)在其中扮演著舉足輕重的角色。
在RTC的工作原理中,時(shí)間的計(jì)量是通過一系列復(fù)雜而有序的計(jì)數(shù)過程實(shí)現(xiàn)的。32.768Khz的信號(hào)作為這個(gè)計(jì)數(shù)過程的基石,其重要性不言而喻。由于RTC需要精確到秒級(jí)甚至更細(xì)粒度的時(shí)間單位,32.768Khz頻率的優(yōu)勢(shì)就凸顯出來。這個(gè)特定頻率經(jīng)過特定的電路設(shè)計(jì)和內(nèi)部邏輯處理,可以方便且準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為秒信號(hào)。
具體而言,通過對(duì)32.768Khz信號(hào)進(jìn)行一系列精確的分頻操作,能夠在RTC內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的1Hz信號(hào),而這個(gè)1Hz信號(hào)正是實(shí)現(xiàn)秒計(jì)時(shí)的關(guān)鍵。每一次1Hz信號(hào)的脈沖,就代表著時(shí)間走過了一秒,這種基于32.768Khz的分頻計(jì)時(shí)機(jī)制構(gòu)成了RTC對(duì)秒計(jì)時(shí)的基礎(chǔ)。
從更廣泛的時(shí)間維度來看,在實(shí)現(xiàn)了秒計(jì)時(shí)的基礎(chǔ)上,RTC利用內(nèi)部的計(jì)數(shù)器和寄存器,以32.768Khz信號(hào)衍生出的1Hz信號(hào)為節(jié)拍,進(jìn)一步對(duì)分、時(shí)、日等時(shí)間單位進(jìn)行累計(jì)和記錄。這種精確的計(jì)時(shí)功能對(duì)于各種需要記錄時(shí)間的電子設(shè)備至關(guān)重要。
在智能手機(jī)中,用戶設(shè)定的鬧鐘、日程提醒等功能都依賴于RTC的準(zhǔn)確計(jì)時(shí),一旦32.768Khz信號(hào)出現(xiàn)偏差,可能導(dǎo)致鬧鐘提前或延遲響起,日程安排錯(cuò)亂等問題;
在電腦主板上,操作系統(tǒng)的時(shí)間同步、文件創(chuàng)建和修改時(shí)間的記錄等操作也都與RTC緊密相關(guān),不準(zhǔn)確的32.768Khz信號(hào)可能造成系統(tǒng)時(shí)間錯(cuò)誤,進(jìn)而影響到文件管理和一些對(duì)時(shí)間敏感的應(yīng)用程序的正常運(yùn)行。
對(duì)于智能手表這類可穿戴設(shè)備,其小巧的體積內(nèi)對(duì)時(shí)間精度要求更高,32.768Khz信號(hào)質(zhì)量直接決定了手表顯示時(shí)間的準(zhǔn)確性,影響用戶對(duì)設(shè)備的使用體驗(yàn)。
此外,32.768Khz信號(hào)的穩(wěn)定性對(duì)于RTC在長時(shí)間運(yùn)行中的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。在不同的環(huán)境條件下,如溫度變化、電磁干擾等因素存在時(shí),32.768Khz晶體振蕩器如果能夠保持穩(wěn)定的輸出,RTC就能持續(xù)準(zhǔn)確地計(jì)時(shí)。然而,如果32.768Khz信號(hào)的頻率由于外界因素發(fā)生了哪怕是微小的偏差,經(jīng)過長時(shí)間的積累,也會(huì)導(dǎo)致RTC計(jì)時(shí)出現(xiàn)明顯的誤差。因此,在設(shè)計(jì)包含RTC的電路時(shí),工程師們需要采取一系列措施來確保32.768Khz晶體振蕩器工作在最佳狀態(tài),以保障RTC計(jì)時(shí)的高精度和高可靠性。
5、YXC推薦計(jì)時(shí)解決方案
·32.768Khz諧振器
32.768Khz諧振器在計(jì)時(shí)系統(tǒng)中,32.768Khz的晶振通常用于為RTC提供穩(wěn)定且精確的時(shí)鐘信號(hào),與RTC搭配共同確保了電子設(shè)備中時(shí)間記錄的準(zhǔn)確性和可靠性。目前主流使用的為封裝尺寸3.2*1.5mm、2.0*1.2mm的32.768Khz晶振,YXC還提供了小體積1.6*1.0mm的32.768Khz晶振,用于滿足小型化或集成化的計(jì)時(shí)方案需求。
6、YXC一體式解決方案(RTC+32.768Khz)
為滿足計(jì)時(shí)需求,YXC提供一體式計(jì)時(shí)解決方案(RTC+32.768Khz)。推薦RTC產(chǎn)品YSN8563,該款RTC封裝為SOP-8,通信接口為I2C Bus,滿足1.2~5.5V工作電壓。同時(shí)提供與YSN8563相搭配的32.768KhzHz產(chǎn)品(上述YST310S / YSX2012SK等)。一體化的解決方案簡化了開發(fā)和調(diào)試過程,同時(shí)保證了產(chǎn)品的整體可靠性,能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的計(jì)時(shí)功能。
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