摘要：DS3231/DS3232通過(guò)設(shè)置溫度更新周期，能夠在保持較高時(shí)鐘精度的同時(shí)大大降低器件的電流損耗。

概述

隨著DS3231超高精度、I2C*兼容的集成RTC/TCXO/晶振的推出, Dallas Semiconductor再次刷新了單芯片實(shí)時(shí)時(shí)鐘精度的紀(jì)錄。DS3231在整個(gè)工業(yè)溫度范圍內(nèi)(-40°C至+85°C)提供±3.5ppm的精度。器件每隔64秒(64s)測(cè)量一次溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)晶體的負(fù)載電容，使其在指定溫度達(dá)到0ppm的精度，最終達(dá)到提高時(shí)鐘精度的目的。

電流損耗

周期性地測(cè)量溫度使得器件在短時(shí)間內(nèi)(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(jì)算中假設(shè)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?jīng)Q定：



DS3231數(shù)據(jù)資料提供的最大平均電流是3.0μA，這一結(jié)果表明，由于溫度檢測(cè)使得器件的總電流損耗提高了250%！這一電流增量對(duì)于要求延長(zhǎng)備用電源(如：鋰電池或超級(jí)電容)工作時(shí)間的應(yīng)用很難接受。

降低電流損耗

DS3232/DS3234在用戶(hù)可編程寄存器中提供了一個(gè)域，允許用戶(hù)延長(zhǎng)溫度更新的時(shí)間，從而降低平均電流損耗。兩款器件在控制/狀態(tài)寄存器中提供C_Rate位，用來(lái)設(shè)置四種不同的溫度更新周期。寄存器定義如表1所示。

表1. 控制/狀態(tài)寄存器位配置

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
OSF	BB32KHZ	C_Rate1	C_Rate0	EN32kHz	BSY	A2F	A1F

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(duì)應(yīng)值。計(jì)算中假設(shè)電池電壓為3.63V，I2C兼容接口不工作。C_Rate位上電時(shí)默認(rèn)為0, 對(duì)應(yīng)于64s的溫度更新周期。

表2. 溫度更新周期與最差情況下電流損耗的對(duì)應(yīng)值

C_Rate [1:0]	Temperature Update Time (s)	DS3232/DS3234 Average Current (μA)
00	64	2.50
01	128	1.56
10	256	1.10
11	512	0.86

通過(guò)設(shè)置, 可以將備用電池的使用壽命延長(zhǎng)65%。

精度

在溫度變化較快的環(huán)境下，延長(zhǎng)溫度更新周期會(huì)降低時(shí)鐘精度，但對(duì)溫度保持穩(wěn)定或溫度變換緩慢的工作環(huán)境，對(duì)時(shí)鐘精度的影響很小。

溫度控制

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

表3. 溫度控制寄存器位配置

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
0	0	0	0	0	0	0	BB_TD

該位使能后會(huì)降低備用電源的電流損耗，但是，由于沒(méi)有溫度更新，將會(huì)降低時(shí)鐘精度。

結(jié)論

Dallas Semiconductor推出的DS3231/DS3232/DS3234集成RTC/TCXO/晶體通過(guò)設(shè)置溫度更新周期，能夠在保持較高時(shí)鐘精度的同時(shí)大大降低電流損耗。