Прецизионные часы реального времени Maxim

29 ноября 2007

DS32kHz – кварцевые генераторы с термокомпенсацией и высокой точностью

Микросхема DS32kHz — это популярный термокомпенсированный кварцевый генератор часовой частоты 32,768 кГц со встроенной схемой переключения на резервное питание от батареи. Частота на выходе DS32kHz отличается высокой точностью и стабильностью в течение больших промежутков времени. Четкое представление об этом дает рисунок 1.

Рис. 1. Сравнение стабильности частоты кварцевого генератора DS32kHz и кварцевого резонатора без температурной компенсации

Гарантированная точность измерения времени для часов, имеющих тактовый генератор на DS32kHz, составляет ±1 минута в год при диапазоне рабочих температур от 0 до 40°С. При изменении температуры от -40 до 85°С точность хода часов составляет ±4 минуты в год. На рисунке 1 стабильность частоты измеряется в ppm (миллионная доля). Например, для частоты 1 МГц один ppm равен 1 Гц, то есть одна миллионная часть от 1 МГц, для частоты 2 МГц один ppm будет равен 2 Гц. Структурная схема кварцевого генератора DS32kHz показана на рисунке 2.

Рис. 2. Структурная схема термокомпенсированного кварцевого генератора DS32kHz

Диапазон напряжений основного питания DS32kHz — от 4,5 до 5,5 В, номинальное напряжение, подаваемое на вход резервного питания составляет 3 В (2,7…3,5 В). Калибровка частоты не требуется. Микросхемы выпускаются в корпусах DIP14, SO16-300 (широкий SOIC), BGA36 для коммерческого (0…70°С) и индустриального (-40…85°С) диапазонов температур. Кварцевые генераторы DS32kHz уже завоевали популярность у разработчиков и, без сомнения, будут востребованы и в будущем.

DS3232, DS3234 — кварцевые генераторы с управлением по интерфейсам I²C и SPI

При необходимости подстройки и калибровки часовой частоты 32,768 кГц можно использовать кварцевые генераторы DS3232 и DS3234 со встроенной памятью для калибровки выходной частоты и памятью SRAM общего назначения. Обе памяти защищены резервным питанием от потери информации. Структурная схема этих микросхем приведена на рисунке 3. В микросхемах с помощью корректного подключения к резервному источнику питания (батарее или аккумулятору) реализована защита от изменения информации в памяти SRAM при пропадании питания. Функционально близкими микросхемами к рассмотренным DS3232 и DS3234 являются генераторы DS3231. Основное отличие DS3231 — отсутствие встроенной памяти SRAM. Однако во многих случаях в ней нет необходимости, и это снижает стоимость часов реального времени.

Рис. 3. Структурная схема кварцевых генераторов со встроенной памятью и управлением по последовательным интерфейсам SPI и I²C

DS32B35 и DS32C35 — кварцевые генераторы со встроенной энергонезависимой памятью FRAM

Память FRAM (Ferroelectric RAM) не требует резервирования питания для защиты информации и сохраняет информацию при отключении питания, обладает очень низким собственным потреблением энергии. Это позволяет отказаться от резервной батареи и упростить схему прецизионного формирователя интервалов времени, так как для питания достаточно всего одной литиевой батареи. Микросхемы DS32B35 и DS32C35 выпускаются для коммерческого и индустриального диапазонов температур, а также отличаются объемом встроенной памяти FRAM. Структурная схема и основные параметры этих генераторов приведены на рисунке 4. Основные параметры генераторов со встроенной памятью SRAM или FRAM сведены в таблицу 1.

Рис. 4. Структурная схема и основные параметры кварцевых генераторов со встроенной энергонезависимой памятью FRAM

Таблица 1. Часы реального времени со встроенными памятью, датчиком температуры
и кварцевым кристаллом  

DS4026 — высокочастотный и высокоточный кварцевый генератор

Для еще более высокой точности формирования промежутков времени Maxim предлагает новые высокочастотные термокомпенсированные кварцевые генераторы DS4026 с подстройкой частоты цифровым кодом и цифровой компенсацией (DC-TCXO). Производитель гарантирует точность и стабильность частоты ±1 ppm в диапазоне рабочих температур: -40…85°С. На рисунке 5 показана структурная схема DS4026. Для достижения такой высокой точности и минимизации помех по цепям питания цифровая и аналоговая части схемы разделены.

Рис. 5. Структурная схема кварцевого генератора DS4026 с коррекцией частоты цифровым кодом 

Стандартные частоты DS4026 — 12,8; 19,44; 20,0; 38,88; 40 и 51,84 МГц. Возможно производство по спецзаказу генераторов для других частот. Каждая микросхема калибруется производителем для достижения точности и стабильности ±1 ppm. Производитель гарантирует максимальное отклонение частоты от номинального значения всего ±4,6 ppm за 10 лет. По интерфейсу I²C можно подстроить частоту цифровым кодом в пределах ±8 ppm. Микросхемы DS4026 выпускаются в корпусе SO-16 для коммерческого и индустриального диапазонов рабочих температур. Генерируемый сигнал благодаря выходному буферу обладает высокой стабильностью фазы и симметричными фронтами при нарастании и спаде импульсов. Напряжение питания генераторов DS4026 составляет 3,3 В ±5%. Они выпускаются в стандартном широком корпусе SO-16.

Новые 32-битные часы реального времени

Компания Maxim Integrated Products представила часы реального времени (ЧРВ) DS1372 со встроенными двоичным счетчиком и уникальным 64-битным ID. Программное обеспечение цифрового управления правами (DRM) требует фиксации времени для передачи файлов и ID для идентификации авторизованного пользователя. Интегрирование в состав DS1372 двоичного счетчика и уникального 64-битного ID позволит не только выполнить требования DRM, но также снизить количество компонентов в системе и использовать менее дорогостоящий процессор. Часы доступны в 8-выводном корпусе mSOP и идеальны для использования в MP3/MP4/PMP плеерах, персональных видеорекордерах (PVR), цифровых камерах и торговых терминалах (POS).

Входящий в состав DS1372 двоичный счетчик обеспечивает простоту преобразований измерений в истинном времени и пройденном времени. Кроме того, еще на фазе производства в ИС путем лазерного прожига вводится 64-битный ID, что избавляет пользователя от затратной процедуры программирования и исключает возможность несанкционированного изменения серийного номера. ИС DS1372 разработана специально для применений с резервным батарейным питанием: потребляемый ток составляет 450 нА (typ) при 3В. Использование таких маломощных ЧРВ, например, в MP3-плеере с батарейным питанием, позволит реализовать функцию отключения основного процессора для экономии энергии батарейного источника.

ИС DS1372 доступна в RoHS-совместимом 8-выводном корпусе mSOP и рассчитана на работу в пределах температурного диапазона -40…85°C.