Pourquoi utilisons-nous des cristaux de 32,768 kHz dans la plupart des circuits?

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Pourquoi utilisons-nous des cristaux à 32,768 kHz dans la plupart des circuits, par exemple dans les circuits RTC? Que se passera-t-il si j'utilise un cristal de 35 ou 25 kHz?

Je suppose que les circuits à broches internes Xin, Xout du circuit intégré devraient être en technologie CMOS / TTL / NMOS. Est-ce que c'est vrai?

oscillator crystal ramesh6663
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Et si vous divisez par 15 la fréquence 15?
Ignacio Vazquez-Abrams le
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@ FEB1115: Il (en supposant) voulait dire, qu'est-ce que vous obtenez si vous multipliez 2 par 15?
WedaPashi
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@ FEB1115 Je pense qu'Ignacio Vazquez-Abrams laisse entendre que215=32768
K. Rmth le
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Bit OT ... Une autre fréquence populaire pour les cristaux était 4.43MHz (ou là-bas). Les premiers ordinateurs personnels à la maison l'utilisaient souvent. En effet, les cristaux avec cette fréquence étaient utilisés pour détecter les signaux de couleur sur les téléviseurs couleur à tube cathodique. Ils étaient donc produits en grande quantité (chaque téléviseur couleur en avait besoin) et donc très bon marché (préoccupation des premiers ordinateurs personnels). (Il est possible que les États-Unis et l'Europe utilisent deux fréquences différentes pour la couleur, mais elles se situeraient toutes les deux dans la plage de 4 à 5 MHz.)
Baard Kopperud le
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@BaardKopperud NTSC (précédemment utilisé en Amérique du Nord et au Japon, ainsi que dans quelques autres pays) utilisait une fréquence de cristal couleur de 3,579545 MHz, raison pour laquelle de nombreux composants, notamment un composant NS 1pps, utilisaient des cristaux de cette fréquence.
Spehro Pefhany

Réponses:

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La fréquence d'une horloge temps réel varie en fonction de l'application. La fréquence 32 768 Hz (32 768 KHz) est couramment utilisée car il s’agit d’une puissance de 2 (2 15 ) valeur. Et, vous pouvez obtenir une période précise de 1 seconde (fréquence 1 Hz) en utilisant un compteur binaire à 15 niveaux.

Pratiquement, dans la plupart des applications, notamment numériques, la consommation de courant doit être aussi faible que possible pour préserver la durée de vie de la batterie. Ainsi, cette fréquence est choisie comme meilleur compromis entre fabrication basse fréquence et fabrication pratique avec disponibilité sur le marché et immobilier en termes de dimensions physiques lors de la conception de circuits imprimés, où une fréquence basse signifie généralement que le quartz est physiquement plus gros.

WedaPashi
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Un doute de plus si certains des processeurs utilisent principalement 27 MHz, cela signifie qu'en raison de la fréquence d'entrée de la PLL, il faut 27 MHz pour générer toutes les autres fréquences. Am i right?
ramesh6663
@ FEB1115: Je doute que j'ai bien compris votre question, mais de ce que je peux comprendre, je dirais que beaucoup de processeurs ont un oscillateur interne et une fois stabilisé, l'oscillateur externe crustal est utilisé avec la configuration nécessaire de multiplicateurs et / ou diviseurs pour obtenir une fréquence typique souhaitée. Ces valeurs de multiplicateur et / ou de diviseur sont utilisées par la PLL pour générer des fréquences correspondant à vos besoins et à vos besoins.
WedaPashi
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Si vous voulez savoir pourquoi un processeur utilise une fréquence "impaire", vérifiez s'il doit traiter un signal à un multiple de cette fréquence. 27Mhz est utile pour la vidéo analogique PAL & NTSC.
joeforker
Voulez-vous plutôt dire $ 32,768 $ kilohertz, pas hertz? (Beaucoup de lecteurs SE vivent dans des pays où la virgule est un séparateur décimal.)
Ruslan
@Ruslan: Oui, point valide. Je voulais simplement dire 2 à la puissance 15 = 32 768 Hz ou 32,768 KHz.
WedaPashi
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Le nombre 32768 est une puissance de 2, c'est-à-dire qu'il est 2 ^ 15. Si vous avez une fréquence d'horloge de 32,768 kHz, il est facile de la diviser en une fréquence de 1 Hz en utilisant des diviseurs de fréquence binaires, également appelés compteurs binaires, c'est-à-dire des chaînes de bascules.

Avoir une fréquence de 1Hz signifie que vous avez un signal d'horloge qui fournit une résolution temporelle de 1 seconde: comptez les secondes avec un compteur, faites le calcul et vous disposez d'une horloge en temps réel (RTC).

Lorenzo Donati soutient Monica
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merci pour votre réponse rapide, alors avons-nous besoin d'un compteur 16 bits? Pourriez-vous s'il vous plaît m'aider à donner toute utilisation lien complet pour apprendre le mien à comprendre ou s'il vous plaît expliquer ici.
ramesh6663
Je pense que vous pouvez utiliser un compteur 16 bits et simplement utiliser la sortie avec le chiffre le plus significatif comme sortie du signal d'horloge
lundi
Ou vous pouvez simplement diviser le 32768 par 2 ^ 15, ce qui peut être fait en plaçant 15 circuits de division par 2 en série. Voir, pour un exemple de division par 2, cet article: electronics-tutorials.ws/counter/count_1.html Premier schéma à partir du haut!
Bimpelrekkie
Je trouve intéressant que même les appareils avec une lecture de 1 / 100e de seconde semblent toujours utiliser des cristaux à 32,768Hz et bousculer le décompte 25 fois toutes les 8192 impulsions, au lieu d’utiliser un cristal de 32 000Hz et de diviser par 64, puis 5, puis dix fois deux.
Supercat
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@supercat: Pour diviser par un nombre qui n'est pas une puissance de 2, comme 5 ou 10 (ou 20), vous avez besoin d'un circuit de division (ou d'un ALU ou d'un CPU). Pour diviser strictement par des puissances de 2, il vous suffit d'une bascule D (ou de plusieurs cascades en série: un circuit mieux connu comme compteur)
slebetman
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C'est principalement dû au coût. Ces cristaux particuliers sont très bon marché en raison de l'industrie horlogère. Cette réponse fournit plus de détails, voici un extrait:

Il y a 1,2 milliard de montres vendues chaque année. La majorité d'entre elles sont des montres numériques peu coûteuses, nécessitant un petit cristal de 32 kHz. ...

En conséquence, ces cristaux sont extrêmement peu coûteux ... [Les autres cristaux] coûtent 10 à 100 fois plus en quantité que ces cristaux de montre bon marché.

De plus, ces cristaux sont particulièrement bien optimisés pour une faible puissance. Des horloges en temps réel devraient faire fonctionner un tel oscillateur pendant 10 ans sur une cellule de type CR2032. Pour obtenir des basses fréquences, une faible puissance, de petits cristaux dans d'autres fréquences, vous devez augmenter considérablement les coûts.

Dans de faibles volumes, ces cristaux sont toujours moins chers que les cristaux de 25 kHz ou de 56 kHz, normaux ou à haute puissance. Toutefois, la différence de coût n’est pas considérable tant que l’on n’a pas commencé à fabriquer de gros volumes.

Choisissez ce dont vous avez besoin, mais si vous envisagez de produire un produit à volume élevé et si vous pouvez adapter votre conception à un cristal 32kHz, vous disposez d'un incitatif financier important.

Adam Davis
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Pensez-vous que le débit de 31,25 kHz pour MIDI (basé sur la division d'une horloge commune de 1 MHz) était une erreur? Le MIDI aurait-il dû choisir 32.768?
Kaz
@Kaz La plupart des machines midi auraient de toute façon besoin d'une horloge plus rapide. 1 MHz et ses multiples sont peu coûteux et faciles à obtenir. Je ne pense pas qu'il y ait de raison d'utiliser une base de temps 32,768 kHz en MIDI - même si les volumes étaient bas, il n'y aurait pas de grosse économie de coût.
Adam Davis
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@Kaz: Certaines conceptions UART exigent que l'horloge de la vitesse de transmission soit synchrone avec le robinet principal de la CPU et avec un multiple de 16 fois la vitesse de transmission souhaitée. Lors de l'introduction du MIDI, il était courant que les ordinateurs utilisent une horloge dérivée d'un multiple de 1,0 MHz ou de 3,579545 MHz. Divisez le premier par 2 puis par 16 pour obtenir 31250 précisément. Divisez ce dernier par 7 puis par 16 pour obtenir 31960Hz, ce qui représente environ 2,2% de rapidité. Il aurait peut-être été préférable de spécifier le débit MIDI à quelque chose comme 31605Hz +/- 1,2%, afin de préciser que tout périphérique MIDI doit accepter une entrée quel que soit le débit.
Supercat
@Kaz: Si un UART nécessite une horloge 16x, la prochaine vitesse plus rapide que l'on pourrait obtenir d'un cristal coloré serait de 37287Hz, et les prochaines vitesses plus rapides d'une base de temps de 4,0 MHz seraient 35714 et 41667Hz, qui se situent sensiblement de part et d'autre de celle-ci. . Le taux de 31250Hz est probablement le meilleur si les systèmes doivent pouvoir le déduire d’un multiple de 1,0 Mhz ou de 3,579545 Mhz (BTW, PAL utiliserait 4.433619MHz; en le divisant par 9, le résultat obtenu est 30789, soit environ 1,5 % lent; peut-être que 31250 a été choisi comme compromis entre PAL et NTSC)?
Supercat
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Vous pouvez utiliser n’importe quelle fréquence, à condition que votre circuit soit conçu à cet effet.

Avec les puces CMOS, la fréquence est liée à la consommation d'énergie. Ainsi, une horloge à 25 KHz consomme moins d'énergie qu'une horloge à 32,768 KHz. Une cadence de 35 KHz consomme un peu plus de puissance. Vous devriez faire le calcul pour déterminer votre pointage minimum / maximum approprié, coordonné avec les jetons que vous avez sélectionnés.

Il existe un compromis entre la vitesse d'horloge, la consommation d'énergie et la quantité de travail que vous pouvez effectuer par cycle d'horloge. Cela varie d'un circuit à l'autre.

Les RTC, en tant que classe, sont plus concernés par la consommation d'énergie lorsque l'alimentation principale est coupée - et que vous utilisez une pile bouton de secours, mais que vous devez également conserver des horloges raisonnablement précises - quelques secondes par mois. typiquement.

L Brielmaier
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