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高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘的供電考慮

發(fā)布時(shí)間:2010-05-28

中心議題:
  • DS3231/DS3232在實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)
解決方案:
  • 可降低系統(tǒng)電流損耗
  • 加入了溫度控制寄存器,提高了精度

隨著DS3231超高精度、I²C*兼容的集成RTC/TCXO/晶振的推出,DallasSemiconductor再次刷新了單芯片實(shí)時(shí)時(shí)鐘精度的紀(jì)錄。DS3231在整個(gè)工業(yè)溫度范圍內(nèi)(-40°C至+85°C)提供±3.5ppm的精度。器件每隔64秒(64s)測(cè)量一次溫度,通過(guò)調(diào)節(jié)晶體的負(fù)載電容,使其在指定溫度達(dá)到0ppm的精度,最終達(dá)到提高時(shí)鐘精度的目的。

電流損耗

周期性地測(cè)量溫度使得器件在短時(shí)間內(nèi)(最差情況下為200ms)的電流損耗增大。圖1給出了DS3231在最差情況下的電流損耗,計(jì)算中假設(shè)電池電壓為3.63V,I²C兼容接口不工作。


圖1.DS3231在最差情況下的電流損耗

最大平均電流由下式?jīng)Q定:



DS3231數(shù)據(jù)資料提供的最大平均電流是3.0µA,這一結(jié)果表明,由于溫度檢測(cè)使得器件的總電流損耗提高了250%!這一電流增量對(duì)于要求延長(zhǎng)備用電源(如:鋰電池或超級(jí)電容)工作時(shí)間的應(yīng)用很難接受。

降低電流損耗

DS3232/DS3234在用戶可編程寄存器中提供了一個(gè)域,允許用戶延長(zhǎng)溫度更新的時(shí)間,從而降低平均電流損耗。兩款器件在控制/狀態(tài)寄存器中提供C_Rate位,用來(lái)設(shè)置四種不同的溫度更新周期。寄存器定義如表1所示。




表2列出了DS3232/DS3234溫度更新周期與最差情況下電流損耗的對(duì)應(yīng)值。計(jì)算中假設(shè)電池電壓為3.63V,I²C兼容接口不工作。C_Rate位上電時(shí)默認(rèn)為0,對(duì)應(yīng)于64s的溫度更新周期。

通過(guò)設(shè)置,可以將備用電池的使用壽命延長(zhǎng)65%。

精度

在溫度變化較快的環(huán)境下,延長(zhǎng)溫度更新周期會(huì)降低時(shí)鐘精度,但對(duì)溫度保持穩(wěn)定或溫度變換緩慢的工作環(huán)境,對(duì)時(shí)鐘精度的影響很小。

溫度控制

DS3234加入了溫度控制寄存器,當(dāng)器件由備用電源供電時(shí)可以禁止溫度更新。寄存器中的BB_TD位控制溫度測(cè)量禁止。該位上電時(shí)的默認(rèn)值為0,溫度更新功能有效。寄存器定義如表3所示。



該位使能后會(huì)降低備用電源的電流損耗,但是,由于沒(méi)有溫度更新,將會(huì)降低時(shí)鐘精度。

DallasSemiconductor推出的DS3231/DS3232/DS3234集成RTC/TCXO/晶體通過(guò)設(shè)置溫度更新周期,能夠在保持較高時(shí)鐘精度的同時(shí)大大降低電流損耗。
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