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如何縮小RTC尺寸有利于便攜式設備的設計

星星科技指導員 ? 來源:Maxim ? 作者:Tawni Lisseth Henders ? 2022-05-26 15:02 ? 次閱讀
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每次發布新版本的手機時都會想到一個共同的想法:它甚至更小?新的醫療設備、智能手表、可穿戴設備也是如此。真的都變小了嗎?必須執行如此多功能的技術,幾乎在每個新更新或版本中都添加了新功能,如何才能繼續變得更小?這似乎是一個矛盾:設備不應該隨著添加的每個新功能而變得更大嗎?

當產品發布并受到消費者的好評時,公司通常會決定發布版本的變體。原因可能包括效率更高、功能更多、更簡單、成本更低、不同的應用程序使用或大小。問題是,盡管尺寸更小,但新產品必須提供與以前更大的同類產品相同(或更多)的功能。有多種方法可以實現更小的設備:

將功能集成到正在使用的芯片或部件中,避免外部輔助元件

確定設備不需要的內容并將其丟棄,以便為其他功能騰出空間或總體上減小尺寸

使用不同的制造工藝來減小特征尺寸或開發新的創新設計方法以不同的方式創建相同的功能設備

所有這些方法都是有效的,并且應用不止一種方法來減小尺寸可能是有益的。

例如,采用實時時鐘 (RTC)。這些芯片一開始就很小。它們不僅占用很少的電路板空間,而且易于焊接,并且可以長時間使用單獨的電源。MAX31341B 和MAX31342是 RTCS 的例子,它們說明了一些技術如何變得更小。RTC 通常用作時鐘/日歷,以秒、分鐘和小時或按日、日、月和年(以 24 小時模式運行)提供時間。這些 RTC 有兩個警報,可在 I 2上訪問C 串行接口。它們都使用外部 32.768kHz 晶振工作,負載電容為 6pF,ESR 高達 100Kohms(需要最小電流消耗)。然而,兩者之間的主要區別在于功率和大小。尺寸差異為 0.5 毫米寬。MAX31341B 為 1.5x2.0mm 2,而 MAX31342 為 1x2mm 2。

當然,差異并沒有那么大,但是小到什么程度呢?作為比較,一粒米大約是1毫米。將已經很小的尺寸縮小 1/3 是不可思議的。更小的尺寸對設計人員有利,因為使用該器件使設計人員能夠構建現在需要的更小、更時尚、低功耗的應用。在特定應用中需要更小的 RTC:例如,可穿戴設備、便攜式設備、便攜式音頻和醫療設備。這些應用需要占用電路板上盡可能少的空間的部件。

在這兩部分中,所有重要功能都集成在芯片內部;唯一的外部部件是晶體(通過振蕩跟蹤時間)。使用外部晶振似乎會導致電路板空間損失,但它的設計方式是為晶振選擇提供靈活性。無需為晶體開發外部電路,因為 MAX31342 有兩個集成電容器來幫助振蕩器的整體負載電容。這提高了精度,同時避免了不匹配的晶體電容負載。帶有集成電容的晶體的典型布局如圖1左下方所示,右側顯示了帶有晶體等效電路的兩個集成電容。

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圖 1. 帶有集成電容器的晶體(左)和帶有晶體等效電路的兩個集成電容器(右)的布局。

為了減小 MAX31341B 的尺寸以創建 MAX31342,工程師們丟棄了器件不需要的部分,以便為其他功能騰出空間。他們取消了備用電池、涓流充電器和 RAM,因為并非所有應用程序都需要這些功能,或者可以單獨獲取它們。

將 MAX31342 專注于純粹的基本功能也可以降低功耗。RTC 可以在較小的電流 (150nA) 下運行,從而最大限度地減少功率損耗。設備從電池中獲取的電量越少,電池壽命的延長就越大,從而導致電池更換頻率降低。另一方面,MAX31341B 消耗 180nA 電流。較高的電流消耗用于為其提供的附加功能供電。

小是現在每個人都在努力實現的目標。通常,設計人員希望他們的設備成為市場上最好、最持久和最容易使用的設備。MAX31342 具有小尺寸、低電流和低功耗特性,有助于實現這一目標。對于需要備用電池、涓流充電器、RAM 和/或電源管理的應用,MAX31341B 以小型封裝提供這些特性。

審核編輯:郭婷

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