为什么在大多数电路中使用32.768 kHz晶体？

45

为什么在大多数电路（例如RTC电路）中使用32.768 kHz晶体？如果使用35或25 kHz的晶体会怎样？

我认为是因为IC内部的Xin，Xout引脚电路应采用CMOS / TTL / NMOS技术。是真的吗

oscillator crystal

— ramesh6663
source

9

如果将频率减半15次？

— 伊格纳西奥·巴斯克斯

1

@ FEB1115：他（假设）是指，如果将2乘以15会得到什么？

— WedaPashi 2015年

3

@ FEB1115我认为Ignacio Vazquez-Abrams暗示了这样一个事实，即

2^{15} = 32768

$2^{15}=32768$

— K. Rmth

2

Bit OT ...晶体的另一个流行频率是4.43MHz（或大约）。早期的家用微型计算机经常使用此功能。这是因为具有该频率的晶体被用于检测CRT彩色电视机中的彩色信号，因此它们的产量很高（每台彩色电视机都需要一个），因此非常便宜（早期家用计算机很在意）。（有可能美国和欧洲使用两种不同的颜色进行频率，但它们都在4至5MHz范围内。）

— Baard Kopperud 2015年

1

@BaardKopperud NTSC（以前在北美和日本以及其他一些国家使用）使用的色同步晶体频率为3.579545 MHz，这就是为什么很多芯片（包括NS 1pps芯片）都使用该频率的晶体的原因。

— Spehro Pefhany '16

57

实时时钟的频率随应用程序而变化。通常使用32768 Hz（32.768 KHz）频率，因为它是2（2 ¹⁵）的幂。并且，通过使用15级二进制计数器，您可以获得精确的1秒周期（1 Hz频率）。

实际上，在大多数应用中，尤其是数字应用，电流消耗必须尽可能低，以保持电池寿命。因此，在设计电路板时，就物理尺寸而言，选择此频率是在低频与便于制造，具有市场可用性和不动产之间的最佳折衷，低频通常意味着石英的物理尺寸更大。

— WedaPashi
source

还有一个疑问是否某些处理器主要使用27Mhz，这意味着由于PLL输入频率需要27mhz才能生成所有其他频率，对吗？

— ramesh6663

@ FEB1115：我怀疑我是否已经很好地理解了您的问题，但是据我了解，我想说的是，许多处理器都有内部振荡器，一旦稳定下来，外部地壳振荡器就会与必要的乘法器配置一起使用。 /或除数以获得典型的所需频率。PLL使用此乘数和/或除数值来生成您感兴趣和需要的频率。

— WedaPashi 2015年

1

如果您想知道为什么处理器使用“奇数”频率，请检查处理器是否必须处理该频率倍数的信号。27Mhz对于制作PAL和NTSC模拟视频非常有用。

— joeforker

您是说32.768美元千赫兹，而不是赫兹吗？（许多SE读者居住在逗号是小数点分隔符的国家。）

— Ruslan 2015年

@Ruslan：是的，有效点。我只是说2等于15的功率= 32,768 Hz或32.768 KHz。

— WedaPashi 2015年

23

数字32768是2的幂，即2 ^ 15。如果您具有32.768kHz的时钟频率，则可以使用二进制分频器（也称为二进制计数器）（即触发器链）将其划分为1Hz频率。

频率为1Hz意味着您的时钟信号提供了1s的时间分辨率：使用计数器计算秒数，进行数学运算，然后获得一个实时时钟（RTC）。

— 洛伦佐·多纳蒂（Lorenzo Donati）支持莫妮卡（Monica）
source

感谢您的快速回答，所以我们需要16位计数器吗？您能否帮助我提供任何使用完整链接以了解我自己的理解，还是请在此说明。

— ramesh6663

我认为您可以使用16位计数器，而只将最高有效位输出用作时钟信号输出

— 纠缠

或者，您也可以将32768除以2 ^ 15，这可以通过串联放置15个2分频电路来完成。请参见本文的二分频示例：electronics-tutorials.ws/counter/count_1.html 顶部的第一个原理图！

— Bimpelrekkie 2015年

我发现有趣的是，即使设备具有1/100秒的读数，通常仍似乎使用32,768Hz晶体，并且每8192个脉冲将计数增加25次，而不是使用32,000Hz晶体并除以64，然后除以5，然后十次两次。

— 超级猫

1

@supercat：要除以2的幂而不是5或10（或20）的任何数字，需要除法电路（或ALU或CPU）。要严格除以2的幂，您只需要一个D触发器（或几个串联的触发器：一个更好的计数器电路）

— slebetman 2015年

14

这主要是由于成本。由于钟表业的缘故，这些特殊的晶体价格便宜。该答案提供了更多细节，这是节选：

每年售出12亿只手表。它们中的大多数是廉价的数字手表，需要小的32kHz晶体。...

结果，这些晶体非常便宜。[其他晶体]的成本是这些廉价手表晶体的10到100倍。

此外，这些晶体特别针对低功耗进行了优化。在CR2032型单元上，实时时钟有望在这种振荡器上运行10年。为了获得低频，低功率，其他频率的小晶体，您正在寻找成本的大幅增加。

在小批量生产中，这些晶体的价格甚至比25kHz或56kHz的普通或高功率晶体还要便宜，但是在进入大批量生产之前，成本差异并不大。

选择您需要的产品，但是如果您要生产大批量产品并且可以调整设计以与32kHz晶体一起使用，那么这样做有很大的经济诱因。

— 亚当·戴维斯（Adam Davis）
source

您是否认为MIDI的31.25 kHz速率（基于划分共同的1 MHz时钟）是错误的？MIDI是否应该达到32.768？

— 卡兹2015年

@Kaz无论如何，大多数Midi机器都需要更快的时钟。1MHz及其倍数很便宜且易于获得。我认为没有任何理由在Midi中使用32.768kHz时基-即使音量很小，因此也不会节省很多成本。

— 亚当·戴维斯

1

@Kaz：某些UART设计要求波特率时钟与主CPU时钟同步，并为所需波特率的16倍。引入MIDI时，计算机通常使用源自1.0Mhz或3.579545Mhz倍数的时钟。将前者除以2，然后再除以16得到精确的31250。将后者除以7，然后除以16，得到31960Hz，该速度约为2.2％。最好将MIDI速率指定为31605Hz +/- 1.2％之类的值，以明确表示任何MIDI设备都应接受任一速率的输入。

— 超级猫

@Kaz：如果UART需要16倍时钟，则从colorburst晶体获得的下一个更快的速度将是37287Hz，而从4.0Mhz时基得到的下一个更快的速度将是35714和41667Hz，这基本上在其任一侧。如果系统需要能够从1.0Mhz或3.579545Mhz的倍数中获得频率，则31250Hz速率可能是最好的速率（顺便说一句，PAL将使用4.433619MHz；将其除以9和16得出30789，大约为1.5）％速度慢；也许选择31250作为PAL和NTSC之间的折衷方案？

— 超级猫

2

您可以使用所需的任何频率-只要您的电路是为此设计的。

对于CMOS芯片，频率与功耗有关。因此，一个25KHz的时钟比32.768 KHz的时钟消耗更少的功率。35 KHz时钟将消耗更多功率。您应该进行数学运算，以确定适当的最小/最大时钟，并与您选择的实际芯片协调。

在时钟速度，功耗和每个时钟周期可以完成的工作量之间需要权衡。这随电路的不同而不同。

作为RTC类，最主要的问题是主电源关闭时的功耗-并且您使用后备币形电池供电，但同时还需要相当准确的时钟-每月数秒之内通常。

— 布里埃尔迈尔
source