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32.768Khz在电路中的作用

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yxc扬兴科技|  楼主 | 2024-12-16 16:31 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
在电子电路领域,32.768Khz(32768Hz)有着特殊的地位和重要的作用。

1、采用32.768Khz的原因
32.768Khz频率在电路设计中被广泛采用,主要是因为其特殊的数学特性。这个频率值经过简单的分频处理,可以方便地得到各种常用的时间基准。例如,通过合适的电路对其进行15次二分频,可以精确地产生1Hz的信号,这对于以秒为单位的计时功能实现非常关键。而且,该频率的晶体振荡器具有较高的稳定性,能够在不同的环境条件下保持相对稳定的输出,从而为电路提供准确可靠的时钟信号,满足诸如实时时钟(RTC)等对时间精度要求较高的应用场景。

2、32.768Khz外接负载的选择
外接负载对于32.768Khz晶体振荡器的性能有着显著影响。选择合适的负载电容至关重要。负载电容值需要根据晶体的规格参数和电路的具体要求来确定。如果负载电容选择不当,可能会导致晶体振荡器的频率偏移,进而影响整个电路的计时准确性。一般来说,常见的负载电容值在7pF 、9PF、12.5pF,在设计电路时,需要考虑与之相连的芯片引脚内部电容,通过计算来选择合适的外部负载电容,以保证晶体振荡器工作在其标称频率附近。
以下是常见负载对应的外接电容值:
晶振负载电容
晶振外接电容
7PF
12~15PF
9PF
15~18PF
12.5PF
18~22PF
实际情况还需进行匹配测试后,推荐最佳外接电容值。

3、32.768Khz外接的电路
如图所示是晶振的整体电路。R1为反相器invl提供偏置,使其中的MOS管工作在饱和区以获得较大的增益;C1,C2和杂散电容一起构成晶体的电容负载, 同时它们和反相器invl一起可以等效为一负阻, 为晶体提供其振荡所需要的能量;R2用来降低对晶体的驱动能量, 以防止晶体振坏或出现异常; 反相器inv2对invl的输出波形整形并驱动负载。

4、32.768Khz与RTC的关系
实时时钟(RTC)作为众多电子设备中时间信息管理的核心模块,其精准运行高度依赖于稳定可靠的时钟源,而32.768Khz晶体振荡器所提供的信号在其中扮演着举足轻重的角色。
在RTC的工作原理中,时间的计量是通过一系列复杂而有序的计数过程实现的。32.768Khz的信号作为这个计数过程的基石,其重要性不言而喻。由于RTC需要精确到秒级甚至更细粒度的时间单位,32.768Khz频率的优势就凸显出来。这个特定频率经过特定的电路设计和内部逻辑处理,可以方便且准确地转换为秒信号。

具体而言,通过对32.768Khz信号进行一系列精确的分频操作,能够在RTC内部产生一个稳定的1Hz信号,而这个1Hz信号正是实现秒计时的关键。每一次1Hz信号的脉冲,就代表着时间走过了一秒,这种基于32.768Khz的分频计时机制构成了RTC对秒计时的基础。
从更广泛的时间维度来看,在实现了秒计时的基础上,RTC利用内部的计数器和寄存器,以32.768Khz信号衍生出的1Hz信号为节拍,进一步对分、时、日等时间单位进行累计和记录。这种精确的计时功能对于各种需要记录时间的电子设备至关重要。

在智能手机中,用户设定的闹钟、日程提醒等功能都依赖于RTC的准确计时,一旦32.768Khz信号出现偏差,可能导致闹钟提前或延迟响起,日程安排错乱等问题;
在电脑主板上,操作系统的时间同步、文件创建和修改时间的记录等操作也都与RTC紧密相关,不准确的32.768Khz信号可能造成系统时间错误,进而影响到文件管理和一些对时间敏感的应用程序的正常运行。
对于智能手表这类可穿戴设备,其小巧的体积内对时间精度要求更高,32.768Khz信号质量直接决定了手表显示时间的准确性,影响用户对设备的使用体验。

此外,32.768Khz信号的稳定性对于RTC在长时间运行中的准确性至关重要。在不同的环境条件下,如温度变化、电磁干扰等因素存在时,32.768Khz晶体振荡器如果能够保持稳定的输出,RTC就能持续准确地计时。然而,如果32.768Khz信号的频率由于外界因素发生了哪怕是微小的偏差,经过长时间的积累,也会导致RTC计时出现明显的误差。因此,在设计包含RTC的电路时,工程师们需要采取一系列措施来确保32.768Khz晶体振荡器工作在最佳状态,以保障RTC计时的高精度和高可靠性。

5、计时解决方案
· 32.768Khz谐振器
在计时系统中,32.768Khz的晶振通常用于为RTC提供稳定且精确的时钟信号,与RTC搭配共同确保了电子设备中时间记录的准确性和可靠性。目前主流使用的为封装尺寸3.2*1.5mm、2.0*1.2mm的32.768Khz晶振,还有小体积1.6*1.0mm的32.768Khz晶振,用于小型化或集成化的计时方案。

6、一体式解决方案(RTC+32.768Khz)
一体式计时解决方案(RTC+32.768Khz)。RTCYSN8563,该款RTC封装为SOP-8,通信接口为I2C Bus,满足1.2~5.5V工作电压。同时与YSN8563相搭配的32.768KhzHz产品(上述YST310S / YSX2012SK等)。一体化的解决方案简化了开发和调试过程,同时保证了产品的整体可靠性,能够实现更精确的计时功能。

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沙发
zhuls| | 2024-12-19 10:58 | 只看该作者
X1, X2 – Connections for a standard 32.768 kHz quartz crystal. The internal oscillator is designed for
operation with a crystal having a specified load capacitance of 6 pF. For more information on crystal
selection and crystal layout considerations, please consult Application Note 58, “Crystal Considerations
with Dallas Real Time Clocks.” The DS1302 can also be driven by an external 32.768 kHz oscillator. In
this configuration, the X1 pin is connected to the external oscillator signal and the X2 pin is floated.
这是DS1302的手册中,对时钟源的描述,我该如何选用晶体和外接的两个电容?
我有一台DS1302的时钟,每天走慢了2-3秒,20PPM的32768时钟源,外接2个22P的电容,该如何调整使的RTC更准?
望指点

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板凳
chineseboyzxy| | 2024-12-19 15:56 | 只看该作者
zhuls 发表于 2024-12-19 10:58
X1, X2 – Connections for a standard 32.768 kHz quartz crystal. The internal oscillator is designed  ...

减小电容走的快,加大电容走的慢。

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地板
yxc扬兴科技|  楼主 | 2024-12-20 14:35 | 只看该作者
zhuls 发表于 2024-12-19 10:58
X1, X2 – Connections for a standard 32.768 kHz quartz crystal. The internal oscillator is designed  ...

2个外挂电容调成18pf,具体细节可以私信我

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5
zhuls| | 2024-12-21 10:27 | 只看该作者
yxc扬兴科技 发表于 2024-12-20 14:35
2个外挂电容调成18pf,具体细节可以私信我

3Q~~我回头试一下

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