Чому ми використовуємо кристали 32,768 кГц у більшості схем?

45

Чому ми використовуємо кристали 32,768 кГц у більшості схем, наприклад, у схемах RTC? Що буде, якщо я буду використовувати кристал 35 або 25 кГц?

Я припускаю, тому що внутрішня мікросхема Xin, Xout pin повинна бути в технології CMOS / TTL / NMOS. Це правда?

oscillator crystal

— рамеш6663
джерело

9

А якщо скоротити частоту в 15 разів?

— Ігнасіо Васкес-Абрамс

1

@ FEB1115: Він (припускаючи) мав на увазі, що ви отримуєте, якщо помножити 2 на 15 разів?

— WedaPashi

3

@ FEB1115 Я думаю, що Ігнасіо Васкес-Абрамс натякає на те, що

2^{15} = 32768

$2^{15}=32768$

— K. Rmth,

2

Біт OT ... Ще одна популярна частота для кристалів становила 4,43 МГц (або там приблизно). Ранні домашні мікрокомп'ютери часто використовували це. Це тому, що кристали з такою частотою використовувались для виявлення кольорових сигналів у кольорових телевізорах CRT, тому вони випускалися у великих кількостях (потрібен кожен кольоровий телевізор), а тому дуже дешеві (турбота про ранні домашні комп'ютери). (Можливо, США та Європа використовували дві різні частоти для кольорів, але обидві вони були в діапазоні від 4 до 5 МГц.)

— Baard Kopperud

1

@BaardKopperud NTSC (раніше використовувався в Північній Америці та Японії та кількох інших країнах) використовував кольорову кристалічну лопнуту частоту 3,5579545 МГц, саме тому було багато мікросхем, включаючи мікросхему NS 1 pps, які використовували кристали такої частоти.

— Spehro Pefhany

57

Частота годин у режимі реального часу змінюється залежно від програми. Часто використовується частота 32768 Гц (32,768 КГц), оскільки це значення потужності 2 (2 ¹⁵ ). І ви можете отримати точний період у 1 секунду (частота 1 Гц), використовуючи бінарний лічильник на 15 етапів.

Практично в більшості програм, зокрема цифрових, споживаний струм повинен бути якнайменшим, щоб зберегти час автономної роботи. Таким чином, ця частота обрана як найкращий компроміс між низькою частотою та зручним виготовленням з доступністю на ринку та нерухомістю з точки зору фізичних розмірів під час проектування дошки, де низька частота загалом означає, що кварц фізично більший.

— WedaPashi
джерело

ще один сумнів, якщо деякі з процесорів в основному використовують 27 МГц, це означає, що для вхідної частоти PLL потрібно 27 МГц для генерації всіх інших частот. Я прав?

— ramesh6663

@ FEB1115: Я сумніваюся, чи добре я зрозумів ваше запитання, але з того, що я можу зрозуміти, я б сказав, що багато процесорів мають внутрішні осцилятори, і коли він стабілізується, зовнішній корінний осцилятор використовується з необхідною конфігурацією множників і / або дільники для отримання типової бажаної частоти. Ці значення множника та / або дільника використовуються PLL для генерування частот, що цікавлять вас та потребу.

— WedaPashi

1

Якщо ви хочете знати, чому процесор використовує "непарну" частоту, перевірте, чи має він мати справу з сигналом, кратним цій частоті. 27 МГц корисно робити аналогове відео PAL & NTSC.

— joeforker

Ви натомість маєте на увазі 32,768 доларів кілогерц, а не герц? (Багато читачів ДП живуть у країнах, де коска є десятковою подільником.)

— Руслан

@Ruslan: Так, дійсна точка. Я просто мав на увазі 2 до потужності 15 = 32,768 Гц або 32,768 КГц.

— WedaPashi

23

Число 32768 - це потужність 2, тобто вона 2 ^ 15. Якщо у вас тактова частота 32,768 кГц, її легко розділити на частоту 1 Гц, використовуючи двійкові подільники частоти, так само бінарні лічильники, тобто ланцюги тригерів.

Наявність частоти 1 Гц означає, що у вас є тактовий сигнал, який забезпечує 1-часовий дозвіл: рахуйте секунди за допомогою лічильника, робіть математику і у вас є годинник в реальному часі (RTC).

— Лоренцо Донаті підтримує Моніку
джерело

дякую за швидку відповідь, тож нам потрібен 16-бітний лічильник? чи можете ви допомогти мені, будь ласка, використати повне посилання, щоб навчитися власному розумінню, або будь ласка, поясніть це тут.

— ramesh6663

Я думаю, ви можете використовувати 16-бітовий лічильник і просто використовувати найбільш значущий вихідний сигнал як тактовий сигнал

— тангрс

Або ви можете просто розділити 32768 на 2 ^ 15, що можна зробити, розмістивши 15 ланцюгів ділення на 2 послідовно. Дивіться для прикладу поділу на 2 цю статтю: electronics-tutorials.ws/counter/count_1.html Перша схема зверху!

— Bimpelrekkie

Мені здається цікавим, що навіть пристрої зі зчитуванням 1/100 секунди як і раніше, як правило, використовують кристали 32,768 Гц і нахиляються підрахунок 25 разів кожні 8192 імпульси, а не використовують кристал 32 000 ГГц і ділять на 64, потім 5, а потім десять двічі.

— supercat

1

@supercat: Для поділу на будь-яке число, яке не має потужності 2, як 5 або 10 (або 20), вам потрібна схема ділення (або АЛУ, або ЦП). Суворо розділити по потужностях 2 все, що вам потрібно, - це

— перекид

14

В першу чергу це пов'язано з вартістю. Ці кристали є брудом дешевим завдяки годинниковій промисловості. Ця відповідь надає детальніше, ось уривок:

Щороку продається 1,2 мільярда годинників. Більшість з них - це недорогі цифрові годинники, які потребують невеликого кристала 32 кГц. ...

Як результат, ці кристали надзвичайно недорогі ... [Інші кристали] коштують у 10 до 100 разів більше, ніж ці недорогі годинникові кристали.

Крім того, ці кристали особливо добре оптимізовані для малої потужності. Очікується, що годинники в режимі реального часу запускатимуть такий генератор протягом 10 років у комірці типу CR2032. Щоб отримати низьку частоту, низьку потужність, невеликі кристали на інших частотах, ви шукаєте значне збільшення вартості.

У малих обсягах ці кристали все ще дешевші, ніж навіть нормальна або велика потужність кристалів 25 кГц або 56 кГц, але вартість різниці не велика, поки ви не потрапите на виробництво великих обсягів.

Виберіть те, що вам потрібно, але якщо ви збираєтеся виробляти продукт з великим обсягом і зможете налаштувати свій дизайн на роботу з кристалом 32 кГц, то для цього є значний фінансовий стимул.

— Адам Девіс
джерело

Чи вважаєте ви, що частота 31,25 кГц для MIDI (заснована на поділі загальної тактової частоти 1 МГц) була помилкою? Якщо MIDI пішов за 32.768?

— Каз

@Kaz Більшість машин міді в будь-якому разі знадобиться швидший годинник. 1 МГц і декілька його дешево і легко отримати. Я не думаю, що було жодних причин використовувати часову базу 32,768 кГц в міді - навіть обсяги були низькими, тому великої економії коштів не було б.

— Адам Девіс

1

@Kaz: Деякі конструкції UART вимагають, щоб тактова частота передачі була синхронізована з основним процесорним краном і кратна 16x бажаній швидкості передачі. Коли MIDI був введений, для комп'ютерів було звичайно використовувати тактовий сигнал, що походить від кратного 1,0 МГц або 3,5579545 МГц. Розділіть перший на 2, а потім 16, щоб отримати точно 31250. Розділіть останні на 7, а потім 16, щоб отримати 31960 Гц, що швидко на 2,2%. Можливо, було б краще вказати швидкість MIDI як щось на зразок 31605 Гц +/– 1,2%, щоб зрозуміти, що будь-який MIDI-пристрій повинен приймати вхід з будь-якою швидкістю.

— supercat

@Kaz: Якщо для UART потрібен 16-годинний годинник, наступна швидша швидкість, яку можна отримати від кольорового кристала, буде 37287 Гц, а наступна швидша швидкість з часової бази 4,0 МГц буде 35714 і 41667 Гц, які суттєво походять з будь-якої його сторони . Частота 31250 Гц, мабуть, найкраща, якщо системам потрібно буде мати можливість отримувати її з кратного або 1,0 МГц, або 3,5579545 МГц (BTW, PAL використовує 4,433619 МГц; розділяючи це на 9 і 16, виходить 30789, що приблизно 1,5 % повільно; можливо, 31250 було обрано як компроміс між PAL та NTSC)?

— supercat

2

Ви можете використовувати будь-яку бажану частоту, якщо ваша схема призначена для цього.

Для мікросхем CMOS частота пов'язана з споживанням енергії. Таким чином, тактова частота 25 КГц споживає менше енергії, ніж тактова частота 32,768 КГц. Тактова частота 35 КГц споживає трохи більше енергії. Ви повинні зробити математику, щоб визначити свій мінімальний / максимальний тактовий годинник, узгоджений з фактичними чіпами, які ви вибрали.

Існує компроміс між тактовою швидкістю, енергоспоживанням та кількістю роботи, яку ви можете виконати за тактовий цикл. Це залежить від ланцюга до контуру.

RTC, як клас, найбільше стосуються споживання електроенергії, коли основна потужність вимкнена - і ви працюєте на резервній монетній батареї, але також все ще потрібно бути досить точними годинниками - протягом декількох секунд на місяць як правило.

— L Brielmaier
джерело