RTC时钟原理

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简介

设计原理

总结

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简介

实时时钟（Real-time Clock，RTC）电路广泛应用在电子设备中。特别是在依靠电池提供电源的电子设备领域，电池的电能储备是有限的，为此在考虑到降低系统能耗、延长电池寿命的需求下针对RTC电路进行了低功耗的设计。在确保设备能够长时间稳定的运行，通常在软件设计上让处理器进入低功耗的睡眠状态，即关闭其他不必要的外设电路运行，而仅保持RTC电路的持续工作。这样可以进一步减少电源损耗延长设备运行时间。

设计原理

我们在对一个系统进行超低功耗设计时，会优先考虑到采用低频晶振，根据晶振的工作原理，当晶振处于高频振荡模式的时候，需要的电流消耗也会增加。在我们的日常生活中常见到的低频晶振就是音叉晶振，他的基本频率范围在10kHz 至200kHz 之间，在该频率下的最大驱动功率仅为1𝜇。由于这些电气特性让音叉晶振成为单片机MCU微控制器中32768Hz超低功耗晶体振荡器的优先选择对象。下图2.2、图2.3分别是一个32kHz音叉晶振的机械振荡和一个石英晶体等效模型图。

根据上图中展示的等效模型，晶振的等效电路具有以下这些电器特性，通过理论学习我们可知电路的等效阻抗公式如下：

石英晶体等效电路存在两种谐振频率，当产生串联谐振频率时就会产生较小的等效阻抗：

当产生并联谐振频率时会产生较大的等效阻抗：

总结

经过上述的分析晶体振荡器作为稳定性很高的时钟源，在系统处于低功耗运行时，通过自身选频网络产生固定频率的正弦信号，整形过后得到频率为32.768 kHz 的方波信号，为后续的数字电路提供精确的时钟信号。为了确保时钟信号在不同温度下依然能够稳定输出，同时最大程度降低晶体振荡器的功耗。