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                                        高精度實時時鐘的供電考慮

                                        發布時間:2010-05-28

                                        中心議題:
                                        • DS3231/DS3232在實時時鐘設計上的優勢
                                        解決方案:
                                        • 可降低系統電流損耗
                                        • 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時時鐘精度的紀錄。DS3231在整個工業溫度范圍內(-40°C至+85°C)提供±3.5ppm的精度。器件每隔64秒(64s)測量一次溫度,通過調節晶體的負載電容,使其在指定溫度達到0ppm的精度,最終達到提高時鐘精度的目的。

                                        電流損耗

                                        周期性地測量溫度使得器件在短時間內(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,計算中假設電池電壓為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決定:



                                        DS3231數據資料提供的最大平均電流是3.0µA,這一結果表明,由于溫度檢測使得器件的總電流損耗提高了250%!這一電流增量對于要求延長備用電源(如:鋰電池或超級電容)工作時間的應用很難接受。

                                        降低電流損耗

                                        DS3232/DS3234在用戶可編程寄存器中提供了一個域,允許用戶延長溫度更新的時間,從而降低平均電流損耗。兩款器件在控制/狀態寄存器中提供C_Rate位,用來設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應值。計算中假設電池電壓為3.63V,I²C兼容接口不工作。C_Rate位上電時默認為0,對應于64s的溫度更新周期。

                                        通過設置,可以將備用電池的使用壽命延長65%。

                                        精度

                                        在溫度變化較快的環境下,延長溫度更新周期會降低時鐘精度,但對溫度保持穩定或溫度變換緩慢的工作環境,對時鐘精度的影響很小。

                                        溫度控制

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



                                        該位使能后會降低備用電源的電流損耗,但是,由于沒有溫度更新,將會降低時鐘精度。

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