Gibt es im Handel erhältliche Quarze im Sub-32-kHz-Bereich?

Ich suche nach einer Low-Power-Clocking-Lösung und es sieht so aus, als würden Kristalle bei 32 kHz ihren Tiefpunkt erreichen. Gibt es Lösungen mit geringem Stromverbrauch (nA) (Kristalle/Keramikresonatoren/kundenspezifische Transistoroszillatorschaltungen), die mit einer Leistung im Nanoampere-Bereich im einstelligen kHz-Bereich oder darunter arbeiten?

BEARBEITEN

Ich wollte die Fakten aus den folgenden Antworten sowie meine eigenen Recherchen zusammenfassen:

  • Quarze gibt es kommerziell nicht niedriger als die Standard-32-kHz-Variante, aufgrund von Größen-/Resonanzbeschränkungen des intern verwendeten Quarzes (Dank an Olin Lathrop)
  • Für eine 32-kHz-Taktlösung im 100-nA-Bereich könnte dieser Oszillator- IC verwendet werden (danke an stevenvh)
  • Für niedrigere Frequenzen (aber nicht unbedingt nA Stromverbrauch) enthalten viele Siliziumoszillatoren , Frequenzsynthesizer, PLLs oder Echtzeituhren interne Taktteilerschaltungen und können verwendet werden, um Takte so "langsam" wie 1 Hz zu erzeugen.

Es gibt also keine Lösung, die beide Einschränkungen von Sub-32 kHz und Sub- μ Ein Betrieb, aber individuelle Lösungen, die den einen oder anderen zufrieden stellen werden.

Wofür brauchst du es? Ich denke, es ist nicht so, dass Sie nur einen Low-Power-Oszillator wollen?
Nicht dass ich wüsste, ich würde einen RC-Timer vorschlagen, aber wahrscheinlich ein bisschen schwierig bei nA!
Durch sehr sorgfältiges Design kann ein 32-kHz-Quarzoszillator im nA-Bereich arbeiten. Sie können auch kundenspezifische Quarze mit niedrigeren Frequenzen schneiden lassen, aber es ist sehr wahrscheinlich, dass sie größer sind als die heute üblichen 32-kHz-Quarze. Ist ein langsamer Oszillator erforderlich oder gehen Sie davon aus, dass Sie einen benötigen, um den Leistungsbedarf zu decken?
@Adam - Erwartest du, dass ein paar nA ausreichen, um die Oszillation am Laufen zu halten? Wie machst du das? Was ist das „sorgfältige Design“?
@stevenvh - Ich habe die gesamte Glue-Logik auf meinem Board, die durch eine CPLD läuft, die ich EXTREM langsam takten möchte, da ich dort nichts super Cleveres vorhabe.
@Adam - Dinge wie der Serienwiderstand des Kristalls und der Kondensatorwert / ESR spielen beim Stromverbrauch der Oszillatorschaltung eine Rolle.
Ich glaube nicht, dass es getan werden kann. Ein 22pF Lastkondensator hat 220k Ω Impedanz bei 32 kHz, das sind 5 μ A bei 1V e F F .
@Federico Russo - Wenn Sie die Kondensatorauswahl des Herstellers geschickt durchsehen, finden Sie normalerweise einen Kondensator, der genau bei Ihrer interessierenden Frequenz mitschwingt und Ihnen ESRs von 10 ^ -6 oder weniger liefert.
@Joel - läuft bei dir ein CPLD (allerdings langsam) im nA-Bereich? Ich bin interessiert! (kein Sarkasmus beabsichtigt! :-))
@stevenvh - Nein, mein Herr! Wenn ich es langsam genug takte, kann ich es in 10-20 bekommen μ Eine Reihe von Ruhestromaufnahmen.
@Joel - Ich verstehe, daran habe ich auch gedacht. Und ein paar kann man nicht entbehren μ A für einen Oszillator?
@stevenvh - Idealerweise nein. Realistischerweise hängt es von den Antworten ab, die ich hier bekomme.

Antworten (2)

Einige Hersteller bezeichnen 100 kHz ~ 1,8432 MHz als "sehr niedrige Frequenz". Unterhalb von 100kHz finden Sie nur wenige spezifische Werte wie 77,5kHz für (DCF77-Empfänger) und natürlich den 32,768kHz-Uhrenquarz. Sie werden keine Standardquarze unter 10 kHz finden.
Übrigens nichts verloren. Sie werden Ihnen sowieso nicht helfen, Ihre geringen Stromanforderungen zu erfüllen. Ein Kristall benötigt eine gewisse Leistung, um seine Schwingung aufrechtzuerhalten, und wenn Sie sich die Datenblätter ansehen, werden Sie häufig Antriebspegel in der Größenordnung von 1 mW sehen .

Die Mikrocontroller-Anwendung mit dem niedrigsten Stromverbrauch, die einen von mir entworfenen Kristall verwendete, war ein MSP430, der mit 32,768 kHz lief und 3 verwendete μ A, tausendmal Ihre Anforderungen.
Dieser Oszillator verbraucht immer noch 300 nA, das sind 0,3 μ A.

Ich glaube, dass eine CPU, die von einem Quarz unter 7 kHz getaktet wurde und bei der alle Einschaltflanken von diesem Quarz definiert wurden (ohne Taktmultiplikatoren usw.), von den FCC-Testanforderungen ausgenommen wäre. Man könnte eine CPU mit einem RC-Oszillator bei solchen Frequenzen takten, aber nicht sehr genau.

Ich glaube nicht, dass Sie viel finden werden, das mit geringerer Leistung betrieben werden kann als ein 32.768-Hz-Quarz. Das ist es, was Armbanduhren verwenden, und sie müssen klein und stromsparend sein und das im Allgemeinen gut hinbekommen. Wenn es etwas weniger Leistung mit Kristallgenauigkeit gäbe, würde es meiner Meinung nach in Armbanduhren verwendet werden.

Berücksichtigen Sie auch die mechanischen Aspekte. Kristalle arbeiten auf sorgfältig geschnittenem Quarz, der mit der gewünschten Frequenz vibriert. Je niedriger die Frequenz, desto größer muss der Quarz sein. Die 33-kHz-Uhrquarze sind bereits wie Stimmgabeln geschnitten, um eine niedrige Frequenz mit geringer Größe zu erhalten. Nochmals, wenn es Tricks gäbe, denke ich, dass Armbanduhren sie verwenden würden.

Haben Sie irgendwelche Daten über die Stromaufnahme von Kristalluhren? (RTC-Chips wie Dallas DS1302 beanspruchen typisch 200 nA bei 2 V. Ich bezweifle, dass unser Korrespondent viel weniger Leistung als diese erhalten wird.)
@markrages: ordentlich! Ich frage mich, ob Joel B mit „nA“ „weniger als 10“ oder „weniger als ein paar hundert“ meint. Ersteres halte ich nicht für möglich. Das ist vielleicht das Beste, was er bekommen kann.
@markrages - in der Tat nett (auch wenn das Datenblatt eigentlich 300 nA sagt, nicht 200). Nicht einmal EMMarin ist besser, und sie sind normalerweise gut bei sehr geringer Leistung.
200 typ., 300 max.
@markrages - Hat dir deine Mutter nie gesagt, dass typische Werte für Vertriebsingenieure gelten? Konstrukteure und andere Real Men verwenden Maximalwerte.
Vielleicht müssen seine Produkte nur typisch funktionieren ;-)
Gibt es im Handel erhältliche Quarze im Sub-32-kHz-Bereich?
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