您的系統是否需要 RTC 模塊電路？

2021-06-29

您的系統是否需要 RTC 模塊電路？

任何時候您需要跟蹤數字系統中的時間，您都需要將時鐘脈沖轉換為日期和時間。在時鐘電路上運行是不夠的，轉換需要一些數字算術并且需要將時鐘脈沖計數與某個參考日期進行比較。由于無論設備是否在使用中，您的電子設備中的任何良好時鐘都應該運行，因此您還需要為計時模塊提供持久的電源。

您可以使用電路板中的實時時鐘 (RTC) 模塊來提供準確的計時，而不是將晶體或振蕩器電路連接到 MCU。這些小芯片提供了一種在數字系統中跟蹤時間并通過標準低速接口將數據反饋到 MCU 的簡單方法。以下是一些需要 RTC 模塊電路的應用以及這些電路的一些常用選項。

RTC模塊電路設計

RTC 模塊非常簡單，占用空間小。它們的功耗也非常低，因為它們通常只需要從晶體或振蕩器電路讀取時鐘脈沖。最好的 RTC 模塊將在單個紐扣電池備用電池上提供至少十年的準確計時，并且它們可以在可用時使用主系統電源運行。這種簡單的功能可能內置于 MCU 中，但并非所有系統都需要帶有集成 RTC 電路的大型 MCU。

下圖顯示了一個簡單的 RTC 模塊電路，其中包含一個流行的 IC。未參考時鐘脈沖從 32.768 kHz 時鐘饋送到該模塊，時鐘脈沖參考 DS1307 內部的特定日期。從那里，外部 MCU 可以通過 I2C 查詢數據并存儲在 MCU 的存儲器中。這與具有內部振蕩器和 RTC 電路的其他 MCU 用于跟蹤時間的過程基本相同，作為其固件的一部分。

在上面的原理圖中，唯一值得注意的組件是ATTiny85 MCU。該 MCU 具有較小的 DIP 占用空間、具有 100,000 次擦除/寫入周期的內部 EEPROM、內部閃存和內部 SRAM。這個特定的實現是客戶項目的電源監控和跟蹤電路的一部分，但它說明了一些不需要較大 MCU 的特殊情況，較小的 MCU、備用電池和 RTD 模塊電路將提供您需要的功能。

為什么要使用 RTC 模塊電路而不是 MCU？

我上面提到的電源產品由于多種原因不需要大型 MCU。下面列出了一些常見原因，它們也可能適用于您的下一個系統。

系統僅標記和存儲數據。這是傳感器節點板的典型任務，其中數據可能帶有時間戳和由邏輯電路觸發的其他一些標準。然后可以通過 SPI 將數據存儲在 Flash 中。只要 MCU 具有 SPI 總線接口或其他低速接口（例如上例中的 I2C），就不需要重型 MCU。

核心功能內置于其他集成電路中。在我上面引用的電源監控板示例中，我們不需要將傳感和控制回路的邏輯集成到單個 MCU 中。這會節省一些空間，但構建固件就像重新發明輪子。其中許多功能都內置在 COTS電源管理 IC 中。

斷斷續續的力量。如果設備需要離線，或者您預計電源訪問將是間歇性的，那么您可以確保通過備用電池繼續跟蹤系統中的時間。RTC 模塊電路可以輕松地與紐扣電池連接，并且可以在不充電或更換的情況下運行多年。這也意味著系統不需要額外的調節器/管理單元來使用電池供電。相比之下，使用 MCU 為電池供電計時會浪費電池壽命，因此無論如何只使用小型 RTC 模塊電路是值得的。

流行的 RTC 組件

Maxim Integrated，DS1307 和 DS3231

這兩個 RTC 模塊可以說是一系列設備中最受歡迎的 RTC 模塊。DS1307 IC（如上圖所示）是一個最小組件，僅包括 I2C 接口、方波輸出、備用電池管理控制器和外部振蕩器輸入。的DS3231 RTC模塊是更強大的版本仍然通過I2C通信，但它包含一個集成的振蕩器，通過外部引腳復位功能，并且方波/ 32.768 kHz振蕩器輸出。

DS3231應用電路。來自DS3231 數據表。

美信集成，MAX31341BEWC

這個特殊的 RTC 模塊是Maxim迄今為止最小的 RTC 組件，提供 180 nA 的超低電流消耗。該組件還具有集成報警功能以及可通過 I2C 訪問的標準計時功能。該組件還可以鎖定到具有各種標準頻率的參考時鐘，從而允許由外部源確定時鐘精度。目標應用包括醫療設備、可穿戴設備、遠程信息處理和類似領域。

MAX31341 應用 RTC 模塊電路與外部 MCU。來自MAX31341 數據表。

ISL12057IUZ提供與MAX31341類似的功能，但它主要面向工業、汽車和其他環境惡劣的應用領域。與上面列出的其他組件一樣，它提供方波輸出，并通過 I2C 接口訪問數據。該組件可通過集成反相放大器支持具有 6 pF 負載電容的外部 32.768 kHz 振蕩器。

ISL12057IUZ 應用 RTC 模塊電路。

其他時間跟蹤組件

除了 RTC 模塊本身，您還需要一些其他組件來提供穩定的電源、配置數字總線以讀取數據以及與外部控制器接口。這些組件包括：

單片機或FPGA

電池和電池座

無源（電阻器和電容器）

如果您正在設計需要使用 RTC 模塊電路計時的移動設備、IoT 產品或其他系統，您可以使用Octopart 中的高級搜索和過濾功能找到這些組件以及其他任何組件。