高精度實時時鍾的供電考慮
發布時間:2010-05-28
中心議題:
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鍾精度的紀錄。DS3231在整個工業溫度範圍內(-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,最終達到提高時鍾精度的目的。
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,由於溫度檢測使得器件的總電流損耗提高了250%!這一電流增量對於要求延長備用電源(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。兩款器件在控製/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,對應於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zai溫wen度du變bian化hua較jiao快kuai的de環huan境jing下xia,延yan長chang溫wen度du更geng新xin周zhou期qi會hui降jiang低di時shi鍾zhong精jing度du,但dan對dui溫wen度du保bao持chi穩wen定ding或huo溫wen度du變bian換huan緩huan慢man的de工gong作zuo環huan境jing,對dui時shi鍾zhong精jing度du的de影ying響xiang很hen小xiao。
溫度控製
DS3234加入了溫度控製寄存器,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位控製溫度測量禁止。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。

該位使能後會降低備用電源的電流損耗,但是,由於沒有溫度更新,將會降低時鍾精度。
DallasSemiconductor推出的DS3231/DS3232/DS3234集成RTC/TCXO/晶體通過設置溫度更新周期,能夠在保持較高時鍾精度的同時大大降低電流損耗。
- DS3231/DS3232在實時時鍾設計上的優勢
- 可降低係統電流損耗
- 加入了溫度控製寄存器,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鍾精度的紀錄。DS3231在整個工業溫度範圍內(-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,最終達到提高時鍾精度的目的。
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,由於溫度檢測使得器件的總電流損耗提高了250%!這一電流增量對於要求延長備用電源(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。兩款器件在控製/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,對應於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zai溫wen度du變bian化hua較jiao快kuai的de環huan境jing下xia,延yan長chang溫wen度du更geng新xin周zhou期qi會hui降jiang低di時shi鍾zhong精jing度du,但dan對dui溫wen度du保bao持chi穩wen定ding或huo溫wen度du變bian換huan緩huan慢man的de工gong作zuo環huan境jing,對dui時shi鍾zhong精jing度du的de影ying響xiang很hen小xiao。
溫度控製
DS3234加入了溫度控製寄存器,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位控製溫度測量禁止。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。

該位使能後會降低備用電源的電流損耗,但是,由於沒有溫度更新,將會降低時鍾精度。
DallasSemiconductor推出的DS3231/DS3232/DS3234集成RTC/TCXO/晶體通過設置溫度更新周期,能夠在保持較高時鍾精度的同時大大降低電流損耗。
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