ทำไมเราถึงใช้คริสตัล 32.768 kHz ในวงจรส่วนใหญ่

45

ทำไมเราถึงใช้คริสตัล 32.768 kHz ในวงจรส่วนใหญ่ตัวอย่างเช่นในวงจร RTC จะเกิดอะไรขึ้นถ้าฉันใช้คริสตัล 35 หรือ 25 kHz

ฉันคิดว่าเพราะ IC ภายใน Xin, วงจร Xout pin ควรอยู่ในเทคโนโลยี CMOS / TTL / NMOS มันเป็นเรื่องจริงเหรอ?

oscillator crystal

— ramesh6663
แหล่งที่มา

9

และถ้าคุณลดความถี่ลง 15 เท่า?

— Ignacio Vazquez-Abrams

1

@ FEB1115: เขา (สมมติว่า) มีความหมายคุณจะได้อะไรถ้าคุณคูณ 2 เป็น 15 ครั้ง

— WedaPashi

3

@ FEB1115 ฉันคิดว่า Ignacio Vazquez-Abrams กำลังพูดถึงความจริงที่ว่า

2^{15} = 32768

$2^{15}=32768$

— K. Rmth

2

Bit OT ... อีกความถี่ที่นิยมสำหรับคริสตัลคือ 4.43MHz (หรือมีประมาณ) คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กในยุคแรก ๆ มักใช้สิ่งนี้ นั่นเป็นเพราะคริสตัลที่มีความถี่นี้ถูกใช้เพื่อตรวจจับสัญญาณสีในทีวีสี CRT ดังนั้นพวกเขาจึงผลิตในปริมาณมาก (ทุกโทรทัศน์สีจำเป็นต้องใช้) และมีราคาถูกมาก (ความกังวลสำหรับคอมพิวเตอร์ที่บ้านยุคแรก) (เป็นไปได้สหรัฐอเมริกาและยุโรปใช้ความถี่สองสีที่ต่างกัน แต่ทั้งคู่อยู่ในช่วง 4 ถึง 5MHz)

— Baard Kopperud

1

@BaardKopperud NTSC (ก่อนหน้านี้เคยใช้ในอเมริกาเหนือและญี่ปุ่นและอีกไม่กี่ประเทศ) ใช้ความถี่คริสตัลสีระเบิดที่ 3.579545 MHz ซึ่งเป็นสาเหตุที่มีชิปจำนวนหนึ่งรวมถึงชิป NS 1pps ที่ใช้คริสตัลของความถี่นั้น

— Spehro Pefhany

57

ความถี่ของนาฬิกาเรียลไทม์จะแตกต่างกันไปตามแอพพลิเคชั่น ความถี่ที่ใช้กันทั่วไปคือ 32768 Hz (32.768 KHz) เนื่องจากเป็นค่ากำลังไฟฟ้า 2 (2 ¹⁵ ) และคุณสามารถรับช่วงเวลาที่แม่นยำ 1 วินาที (ความถี่ 1 Hz) โดยใช้ตัวนับไบนารี 15 ด่าน

ในทางปฏิบัติแล้วในแอปพลิเคชั่นส่วนใหญ่โดยเฉพาะในรูปแบบดิจิตอลปริมาณการใช้กระแสไฟฟ้าจะต้องต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อรักษาอายุการใช้งานแบตเตอรี่ ดังนั้นความถี่นี้จึงถูกเลือกให้เป็นการประนีประนอมที่ดีที่สุดระหว่างความถี่ต่ำและการผลิตที่สะดวกด้วยความพร้อมของตลาดและอสังหาริมทรัพย์ในแง่ของมิติทางกายภาพในขณะที่ออกแบบบอร์ดซึ่งความถี่ต่ำโดยทั่วไปหมายถึงควอตซ์มีขนาดใหญ่กว่า

— WedaPashi
แหล่งที่มา

อีกหนึ่งข้อสงสัยว่าโปรเซสเซอร์ส่วนใหญ่บางรุ่นใช้ 27Mhz นั่นหมายความว่าเพราะความถี่อินพุต PLL ต้องการ 27mhz ในการสร้างความถี่อื่นทั้งหมดใช่ไหม?

— ramesh6663

@ FEB1115: ฉันสงสัยว่าฉันเข้าใจคำถามของคุณเรียบร้อยหรือเปล่า แต่จากสิ่งที่ฉันสามารถเข้าใจได้ฉันจะพูดได้ว่าโปรเซสเซอร์หลายตัวมีออสซิลเลเตอร์ภายในและเมื่อมันเสถียรแล้วออสซิลเลเตอร์ภายนอก crustal / หรือตัวหารเพื่อให้ได้ความถี่ที่ต้องการตามปกติ ค่าตัวคูณและ / หรือตัวหารนี้ถูกใช้โดย PLL เพื่อสร้างความถี่ของความสนใจและความต้องการของคุณ

— WedaPashi

1

หากคุณต้องการทราบว่าเหตุใดโปรเซสเซอร์จึงใช้ความถี่ "คี่" ให้ตรวจสอบเพื่อดูว่าต้องจัดการกับสัญญาณที่ความถี่หลายความถี่หรือไม่ 27Mhz มีประโยชน์สำหรับการทำ PAL & NTSC วิดีโอแอนะล็อก

— joeforker

คุณหมายถึง $ 32.768 $ kilohertz ไม่ใช่เฮิร์ตซหรือไม่ (ผู้อ่าน SE หลายคนอาศัยอยู่ในประเทศที่มีเครื่องหมายจุลภาคคั่นทศนิยม)

— Ruslan

@Ruslan: ใช่จุดที่ถูกต้อง ฉันหมายถึง 2 ถึงกำลัง 15 = 32,768 Hz หรือ 32.768 KHz

— WedaPashi

23

หมายเลข 32768 คือกำลังของ 2 นั่นคือ 2 ^ 15 หากคุณมีความถี่สัญญาณนาฬิกา 32.768kHz มันง่ายที่จะแบ่งเป็นความถี่ 1Hz โดยใช้ตัวแบ่งความถี่ไบนารี, เคาน์เตอร์ไบนารีหรือที่รู้จักเช่นโซ่ของ flip-flop

การมีความถี่ 1Hz หมายความว่าคุณมีสัญญาณนาฬิกาซึ่งให้ความละเอียดเวลา 1 วินาที: นับวินาทีด้วยตัวนับทำคณิตศาสตร์และคุณมีนาฬิกาเรียลไทม์ (RTC)

— Lorenzo Donati สนับสนุนโมนิก้า
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับคำตอบที่รวดเร็วเราจำเป็นต้องมีเคาน์เตอร์ 16 บิตหรือไม่ คุณช่วยฉันได้ไหมที่จะใช้ลิงก์แบบเต็มเพื่อเรียนรู้ของฉันเองเพื่อทำความเข้าใจหรือโปรดอธิบายได้ที่นี่

— ramesh6663

ฉันคิดว่าคุณสามารถใช้เคาน์เตอร์ 16bit และเพียงแค่ใช้การส่งออกมากที่สุดอย่างมีนัยสำคัญหลักเป็นสัญญาณนาฬิกา

— tangrs

หรือคุณสามารถหาร 32768 คูณ 2 ^ 15 ซึ่งสามารถทำได้โดยการวางวงจร 15 ตัวหารด้วย 2 ชุด ดูตัวอย่างของการหารด้วย 2 บทความนี้: electronics-tutorials.ws/counter/count_1.html แผนผังแรกจากด้านบน!

— Bimpelrekkie

ฉันพบว่าน่าสนใจว่าแม้อุปกรณ์ที่มีการอ่านข้อมูล 1/100 วินาทีโดยทั่วไปยังคงใช้คริสตัล 32,768Hz และชนจำนวน 25 ครั้งทุก 8192 พัลส์แทนที่จะใช้คริสตัล 32,000 เฮิร์ตและหารด้วย 64 จากนั้น 5 และจากนั้น สิบสองครั้ง

— supercat

1

@supercat: หากต้องการหารด้วยตัวเลขใด ๆ ที่ไม่ใช่พลังของ 2 เช่น 5 หรือ 10 (หรือ 20) คุณต้องมีวงจรหาร (หรือ ALU หรือ CPU) หากต้องการหารด้วยอำนาจ 2 สิ่งที่คุณต้องการอย่างเคร่งครัดคือ D flip-flop (หรือหลายหลากเรียงตามลำดับ: วงจรรู้ดีกว่าเป็นตัวนับ)

— slebetman

14

เป็นหลักเนื่องจากค่าใช้จ่าย ผลึกเฉพาะเหล่านี้สกปรกราคาถูกเนื่องจากอุตสาหกรรมนาฬิกา คำตอบนี้ให้รายละเอียดเพิ่มเติมนี่คือข้อความที่ตัดตอนมา:

มียอดขาย 1.2 พันล้านนาฬิกาในแต่ละปี ส่วนใหญ่เป็นนาฬิกาดิจิตอลราคาไม่แพงซึ่งต้องการคริสตัลขนาดเล็ก 32kHz ...

เป็นผลให้ผลึกเหล่านี้มีราคาไม่แพงเป็นพิเศษ ... [คริสตัลอื่น ๆ ] มีราคาสูงกว่าคริสตัลนาฬิการาคาไม่แพง 10 ถึง 100 เท่า

นอกจากนี้ผลึกเหล่านี้ยังได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับพลังงานต่ำโดยเฉพาะ นาฬิกาเรียลไทม์คาดว่าจะทำงานเช่น oscillator เป็นเวลา 10 ปีในเซลล์ชนิด CR2032 ในการรับความถี่ต่ำพลังงานต่ำคริสตัลขนาดเล็กในความถี่อื่นคุณกำลังมองหาต้นทุนที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก

ในปริมาณที่ต่ำคริสตัลเหล่านี้ยังคงมีราคาถูกกว่าแม้กระทั่งคริสตัล 25kHz หรือ 56kHz ที่ใช้พลังงานสูงหรือปกติ แต่ค่าใช้จ่ายที่แตกต่างกันจะไม่ใหญ่จนกว่าคุณจะได้รับการผลิตในปริมาณมาก

เลือกสิ่งที่คุณต้องการ แต่ถ้าคุณกำลังจะผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณมากและสามารถปรับการออกแบบของคุณให้ทำงานกับคริสตัลขนาด 32kHz ก็มีแรงจูงใจทางการเงินอย่างมาก

— อดัมเดวิส
แหล่งที่มา

คุณคิดว่าอัตรา 31.25 kHz สำหรับ MIDI (อิงจากการหารนาฬิกาทั่วไป 1 MHz) เป็นข้อผิดพลาดหรือไม่? ควร MIDI ได้ไปสำหรับ 32.768?

— Kaz

@Kaz เครื่อง midi ส่วนใหญ่คงต้องการนาฬิกาที่เร็วกว่าอยู่ดี 1MHz และทวีคูณของมันถูกและง่ายต่อการได้รับ ฉันไม่คิดว่ามีเหตุผลใดที่จะใช้ช่วงเวลา 32.768kHz ใน midi - แม้กระทั่งไดรฟ์ข้อมูลที่ต่ำดังนั้นจึงไม่มีการประหยัดต้นทุนขนาดใหญ่

— Adam Davis

1

@Kaz: การออกแบบ UART บางอย่างต้องการให้นาฬิกาอัตราการรับส่งข้อมูลซิงโครไนซ์กับไก่หลัก CPU และหลายเท่าของอัตราการส่งข้อมูลที่ต้องการ 16x เมื่อมีการแนะนำ MIDI มันเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับคอมพิวเตอร์ที่จะใช้นาฬิกาที่ได้มาจากตัวคูณของ 1.0Mhz หรือ 3.579545Mhz หารตัวก่อนด้วย 2 แล้ว 16 เพื่อให้ได้ 31250 อย่างแม่นยำ หารด้านหลังด้วย 7 แล้ว 16 เพื่อให้ได้ 31960Hz ซึ่งเร็วประมาณ 2.2% อาจเป็นการดีกว่าที่จะระบุอัตรา MIDI เช่น 31605Hz +/- 1.2% เพื่อให้ชัดเจนว่าอุปกรณ์ MIDI ใด ๆ ควรยอมรับอินพุตในอัตราใดก็ได้

— supercat

@Kaz: หาก UART ต้องการนาฬิกา 16x ความเร็วที่เร็วกว่าถัดไปที่ได้จากคริสตัล colorburst จะเท่ากับ 37287Hz และความเร็วที่เร็วขึ้นต่อไปจากช่วงเวลา 4.0Mhz จะเป็น 35714 และ 41667Hz ซึ่งมีความสำคัญต่อทั้งสองด้าน . อัตรา 31250Hz น่าจะเป็นอัตราที่ดีที่สุดหากระบบจำเป็นต้องได้รับมาจากหลาย ๆ อย่างทั้ง 1.0Mhz หรือ 3.579545Mhz (BTW, PAL จะใช้ 4.433619MHz โดยหารด้วย 9 และ 16 อัตรา 30789 ซึ่งประมาณ 1.5 % ช้าอาจจะเลือก 31250 เป็นประนีประนอมระหว่าง PAL และ NTSC)

— supercat

2

คุณสามารถใช้ความถี่ใด ๆ ที่คุณต้องการ - ให้วงจรของคุณถูกออกแบบมาสำหรับมัน

ด้วยชิป CMOS, ความถี่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน ดังนั้นนาฬิกา 25KHz จะกินพลังงานน้อยกว่านาฬิกา 32.768 KHz การตอกบัตร 35 KHz จะใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเล็กน้อย คุณควรทำคณิตศาสตร์เพื่อกำหนดการตอกบัตรขั้นต่ำ / สูงสุดที่เหมาะสมโดยประสานงานกับชิปจริงที่คุณเลือก

มีการแลกเปลี่ยนระหว่างความเร็วสัญญาณนาฬิกาการใช้พลังงานและปริมาณงานที่คุณสามารถทำได้ต่อหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกา สิ่งนี้แตกต่างกันไปในแต่ละวงจร

RTCs เป็นคลาสที่มีความกังวลเกี่ยวกับการใช้พลังงานมากที่สุดเมื่อปิดไฟหลัก - และคุณกำลังใช้แบตเตอรี่สำรองแบบหยอดเหรียญ แต่ก็ยังต้องมีนาฬิกาที่มีความแม่นยำพอสมควรเช่นกันภายในไม่กี่วินาทีต่อเดือน เป็นปกติ

— L Brielmaier
แหล่งที่มา