低功率器件确保环境能量应用的准确性
时间：10-02
整理：3721RD
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使用能量收集方法，无线传感器系统可以提供数据的物理现象多年，甚至几十年没有电池更换。同时，传感器数据采集需要仔细记录日期和时间，采用实时时钟（RTC）。RTC芯片提供专用的传感器系统由环境能量供电所需的功能和超低功耗操作相结合。
精确测量温度，压力和物理现象，依赖于可靠的实时记录的事件时间。准确的时间戳数据的地方，每一件需要明白如果数据代表的物理环境的趋势或间歇穗下传感器数据。
设计师可以利用软件算法或集成在MCU或独立的RTC芯片提供了硬件实现RTC功能。虽然设计师可以在软件运行的MCU实现RTC功能，大多数MCU用于嵌入式应用包括集成RTC功能。
与严格的功率预算的应用程序，使用RTC功能MCU可以需要大量的电力消耗。先进的嵌入式MCU的消费一般就1μ即使在最低功耗的睡眠模式或运行RTC定时器。如下所述，使用RTC IC操作在这个功率水平的一小部分，提供环境供电的传感器应用相对缓慢的更新率的明显优势
RTC芯片
在能量收集应用非常有限的功率预算，硬件实时时钟芯片可以提供可靠的时间测量的功率水平低于实现使用MCU的硬件实时时钟功能。在其最简单的形式，实时提供当前的时间和日期，包括年、月、日和星期。通常情况下，先进的技术提供额外的功能，包括可编程定时器，倒计时报警，中断输出，和方波输出，可以用在其他应用电路。实施在设计RTC功能通常要求与设备的串行输出和振荡器的输入引脚的简单连接（图1）。
图1：RTC芯片通常提供一个简单的硬件接口，包括输出线，为我2C或SPI接口，以及定时器，故障，和时钟输出。输入线包括外部晶体振荡器，尽管一些器件集成了晶体。
通常，RTC芯片设计使用32.768 kHz振荡器频率是每秒215次，与二进制计数器电路简化使用。虽然这些设备通常使用外部晶体振荡器，工程师可以找到RTC器件具有集成的晶体振荡器，进一步降低空间受限的应用建立的足迹。意法半导体公司提供的m41t62在结合RTC振荡器晶体单封装模具和匹配。在3.2×1.5毫米，LCC封装大小只有最小的晶体器件相同。在电源电压范围从1.3至4.4 V的工作，只有350的m41t62得出Na和特征我2C串行接口。
严格的功率预算，工程师可以找到可用的设备如恩智浦pcf2123和pcf8523低功耗进行了优化。的pcf2123经营具有典型的低电流100 nA和提供了一个SPI串行接口的最大数据速率为6.25 Mbps操作。的pcf8523只需要稍微更多的权力在150 NA和通常提供了一个我2C-BUS串行接口运行在最高1 Mbps的数据速率。
爱普生rx8571只需要220钠在3 V，工作在1.6 V电源电压范围宽至5.5时保持操作可用到1.3 V与许多设备在这个类中，爱普生器件集成了一个小的128位用户内存。该器件提供一个内置的频率调整32.768 kHz晶体单元，通过一个控制引脚CMOS输出提供32.768 kHz的频率输出。
温度变化
相对低成本晶体作为时钟芯片的定时源有一个典型的精度在±25 ppm或每天2秒25°C.晶体表现出特征的抛物曲线具有误差大177 ppm在一个典型的工业范围的限制40°+ 85°C的温度依赖性（图2）。在这种程度的变化，时间损失可以超过10秒/天。
图2为典型的32.768晶体的频率误差跟随一个典型的抛物线曲线。在极端的情况下，这种误差会导致超过10 /天的时间损失
设计师可以通过晶体筛选提高准确度，使用AT切晶体更贵，或使用温度补偿晶体振荡器（TCXO）。温控晶振集成温度传感器和补偿控制逻辑，使晶体的抛物线的温度曲线在很宽的温度范围内。在许多应用中，这些方法的附加成本是高的，特别是在应用中可能不需要最高的精度。
事实上，设计师可以实现多种自定义温度补偿的方法，监测温度传感器的输出和调整RTC芯片时钟频率相应。支持这种做法，一些RTC IC提供功能，让设计师提前或延迟时钟满足所需的有效时钟频率尽管振荡器的频率随温度的变化。
例如，精工仪器s-35390a包括时钟调整功能，可以在最小分辨率1 ppm的晶体振荡器的频率偏差范围广泛的校正。在该设备中的一一个字节寄存器提供一个时钟调整值，可以设置为响应于晶体的温度变化（图3）。
图3：设计师可以找到RTC芯片，如精工仪器s-35390a，调整时钟频率，有效适应晶体频率温度依赖性的变化提供了一个时钟校正寄存器
的s-35390a是低电流消耗，双线，CMOS实时时钟集成电路具有较宽的工作电压范围（1.3至5.5 V），可以驱动多种电源电压，从主电源备用电源。时间保持0.25μA和最小时间保持1.1 V工作电压使电流消耗大大增加电池使用时间。
备用电源
RTC功能取决于维护需要更新当前的日期和时间操作的能力，以及定时器、报警器等功能。因此，应用如不确定动力来源的能量，通常需要备用电源的超级电容器储能设备提供或薄膜。
RTC芯片如意法半导体M41T83配备内置电源检测电路，切换到备份电源，当它检测到一个故障的主要来源。与ST的M41T62，M41T83是提供一个集成的晶体振荡器。需要365的nA，M41T83特点七字节可为用户提供了一个I2SRAM和C串行接口。M41T93提供类似的功能与SPI兼容的串行接口。
Cymbet提供备用电源的集成解决方案以其EnerChip CBC34803（I2C接口）和CBC34813（SPI）RTC设备。设备集成RTC的EnerChip薄膜存储装置5 x 5 x 1.4毫米16引脚封装，能够提供高达120小时的备用电源。
结论
实时时钟提供了重要的作用，在几乎每一个嵌入式应用程序所需的准确时间和日期信息。在设计传感器的能量采集供电，超低功耗RTC芯片提供的日期和时间数据的功率水平低于可通过替代解决方案。利用现有的设备，工程师可以实现准确的RTC功能没有负担，严格的功率预
精确测量温度，压力和物理现象，依赖于可靠的实时记录的事件时间。准确的时间戳数据的地方，每一件需要明白如果数据代表的物理环境的趋势或间歇穗下传感器数据。
设计师可以利用软件算法或集成在MCU或独立的RTC芯片提供了硬件实现RTC功能。虽然设计师可以在软件运行的MCU实现RTC功能，大多数MCU用于嵌入式应用包括集成RTC功能。
与严格的功率预算的应用程序，使用RTC功能MCU可以需要大量的电力消耗。先进的嵌入式MCU的消费一般就1μ即使在最低功耗的睡眠模式或运行RTC定时器。如下所述，使用RTC IC操作在这个功率水平的一小部分，提供环境供电的传感器应用相对缓慢的更新率的明显优势
RTC芯片
在能量收集应用非常有限的功率预算，硬件实时时钟芯片可以提供可靠的时间测量的功率水平低于实现使用MCU的硬件实时时钟功能。在其最简单的形式，实时提供当前的时间和日期，包括年、月、日和星期。通常情况下，先进的技术提供额外的功能，包括可编程定时器，倒计时报警，中断输出，和方波输出，可以用在其他应用电路。实施在设计RTC功能通常要求与设备的串行输出和振荡器的输入引脚的简单连接（图1）。
图1：RTC芯片通常提供一个简单的硬件接口，包括输出线，为我2C或SPI接口，以及定时器，故障，和时钟输出。输入线包括外部晶体振荡器，尽管一些器件集成了晶体。通常，RTC芯片设计使用32.768 kHz振荡器频率是每秒215次，与二进制计数器电路简化使用。虽然这些设备通常使用外部晶体振荡器，工程师可以找到RTC器件具有集成的晶体振荡器，进一步降低空间受限的应用建立的足迹。意法半导体公司提供的m41t62在结合RTC振荡器晶体单封装模具和匹配。在3.2×1.5毫米，LCC封装大小只有最小的晶体器件相同。在电源电压范围从1.3至4.4 V的工作，只有350的m41t62得出Na和特征我2C串行接口。
严格的功率预算，工程师可以找到可用的设备如恩智浦pcf2123和pcf8523低功耗进行了优化。的pcf2123经营具有典型的低电流100 nA和提供了一个SPI串行接口的最大数据速率为6.25 Mbps操作。的pcf8523只需要稍微更多的权力在150 NA和通常提供了一个我2C-BUS串行接口运行在最高1 Mbps的数据速率。
爱普生rx8571只需要220钠在3 V，工作在1.6 V电源电压范围宽至5.5时保持操作可用到1.3 V与许多设备在这个类中，爱普生器件集成了一个小的128位用户内存。该器件提供一个内置的频率调整32.768 kHz晶体单元，通过一个控制引脚CMOS输出提供32.768 kHz的频率输出。
温度变化
相对低成本晶体作为时钟芯片的定时源有一个典型的精度在±25 ppm或每天2秒25°C.晶体表现出特征的抛物曲线具有误差大177 ppm在一个典型的工业范围的限制40°+ 85°C的温度依赖性（图2）。在这种程度的变化，时间损失可以超过10秒/天。
图2为典型的32.768晶体的频率误差跟随一个典型的抛物线曲线。在极端的情况下，这种误差会导致超过10 /天的时间损失
设计师可以通过晶体筛选提高准确度，使用AT切晶体更贵，或使用温度补偿晶体振荡器（TCXO）。温控晶振集成温度传感器和补偿控制逻辑，使晶体的抛物线的温度曲线在很宽的温度范围内。在许多应用中，这些方法的附加成本是高的，特别是在应用中可能不需要最高的精度。
事实上，设计师可以实现多种自定义温度补偿的方法，监测温度传感器的输出和调整RTC芯片时钟频率相应。支持这种做法，一些RTC IC提供功能，让设计师提前或延迟时钟满足所需的有效时钟频率尽管振荡器的频率随温度的变化。
例如，精工仪器s-35390a包括时钟调整功能，可以在最小分辨率1 ppm的晶体振荡器的频率偏差范围广泛的校正。在该设备中的一一个字节寄存器提供一个时钟调整值，可以设置为响应于晶体的温度变化（图3）。
图3：设计师可以找到RTC芯片，如精工仪器s-35390a，调整时钟频率，有效适应晶体频率温度依赖性的变化提供了一个时钟校正寄存器
的s-35390a是低电流消耗，双线，CMOS实时时钟集成电路具有较宽的工作电压范围（1.3至5.5 V），可以驱动多种电源电压，从主电源备用电源。时间保持0.25μA和最小时间保持1.1 V工作电压使电流消耗大大增加电池使用时间。
备用电源
RTC功能取决于维护需要更新当前的日期和时间操作的能力，以及定时器、报警器等功能。因此，应用如不确定动力来源的能量，通常需要备用电源的超级电容器储能设备提供或薄膜。
RTC芯片如意法半导体M41T83配备内置电源检测电路，切换到备份电源，当它检测到一个故障的主要来源。与ST的M41T62，M41T83是提供一个集成的晶体振荡器。需要365的nA，M41T83特点七字节可为用户提供了一个I2SRAM和C串行接口。M41T93提供类似的功能与SPI兼容的串行接口。
Cymbet提供备用电源的集成解决方案以其EnerChip CBC34803（I2C接口）和CBC34813（SPI）RTC设备。设备集成RTC的EnerChip薄膜存储装置5 x 5 x 1.4毫米16引脚封装，能够提供高达120小时的备用电源。
结论
实时时钟提供了重要的作用，在几乎每一个嵌入式应用程序所需的准确时间和日期信息。在设计传感器的能量采集供电，超低功耗RTC芯片提供的日期和时间数据的功率水平低于可通过替代解决方案。利用现有的设备，工程师可以实现准确的RTC功能没有负担，严格的功率预