¿Hay cristales disponibles comercialmente en el rango de sub 32 kHz?

Estoy buscando una solución de reloj de baja potencia y parece que los cristales tocan fondo a 32 kHz. ¿Existen soluciones de baja potencia (nA) (cristales/resonadores de cerámica/circuitos de osciladores de transistores personalizados) que funcionen con nanoamperios de potencia en el rango de kHz de un solo dígito o menos?

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Quería resumir los hechos de las respuestas a continuación, así como mi propia investigación:

  • Los cristales no existen comercialmente por debajo del sabor estándar de 32 kHz, debido a las limitaciones de tamaño/resonancia del cuarzo utilizado internamente (gracias a Olin Lathrop)
  • Para una solución de reloj de 32 kHz en el rango de 100s de nA, se podría usar este oscilador IC (gracias a stevenvh)
  • Para frecuencias más bajas (pero no necesariamente un consumo de corriente de nA), muchos osciladores de silicio , sintetizadores de frecuencia, PLL o relojes de tiempo real incluyen un circuito divisor de reloj interno y se pueden usar para generar relojes tan "lentos" como 1 Hz.

Por lo tanto, no existe una solución que satisfaga las restricciones de sub-32 kHz y sub-32 kHz. m Una operación, pero soluciones individuales que satisfarán a uno u otro.

¿Para qué lo necesitas? Supongo que no es que solo quieras un oscilador de baja potencia.
No que yo sepa, habría sugerido un temporizador RC, ¡pero probablemente sea un poco difícil de hacer en nA!
A través de un diseño muy cuidadoso, un oscilador de cristal de 32 kHz puede operar en la región nA. También puede obtener cristales personalizados cortados a frecuencias más bajas, pero es muy probable que sean más grandes que los cristales comunes de 32 kHz de la actualidad. ¿Es el requisito para un oscilador lento, o está asumiendo que necesita uno para cumplir con el requisito de potencia?
@Adam: ¿espera que unos pocos nA sean suficientes para mantener la oscilación? ¿Cómo haces eso? ¿Qué es el "diseño cuidadoso"?
@stevenvh: tengo toda la lógica de pegamento en mi placa que se ejecuta a través de un CPLD que quiero cronometrar EXTREMADAMENTE lento ya que no hay nada súper inteligente sucediendo allí.
@Adam: cosas como la resistencia en serie del cristal y el valor del condensador/ESR influyen en el consumo de corriente de los circuitos del oscilador.
No creo que se pueda hacer. Un capacitor de carga de 22pF tiene una carga de 220k Ω impedancia a 32kHz, eso es 5 m A a 1V mi F F .
@Federico Russo: si observa inteligentemente la selección de capacitores del fabricante, generalmente puede encontrar un capacitor que resuena justo en su frecuencia de interés, lo que le brinda ESR de 10 ^ -6 o menos.
@Joel: ¿tiene un CPLD ejecutándose (aunque sea lento) en el rango nA? ¡Estoy interesado! (sin intención de sarcasmo! :-))
@stevenvh - ¡No señor! Si lo cronometro lo suficientemente lento, puedo obtenerlo en el 10-20 m Un rango de consumo de corriente en reposo.
@Joel: ya veo, eso también es lo que pensé. Y no puedes prescindir de algunos m A para un oscilador?
@stevenvh - Idealmente, no. Siendo realistas, depende de las respuestas que obtenga aquí.

Respuestas (2)

Algunos fabricantes se refieren a 100kHz ~ 1.8432MHz como "frecuencia muy baja". Por debajo de 100kHz encontrará solo algunos valores específicos como 77,5kHz para (receptores DCF77) y, por supuesto, el cristal de reloj de 32,768kHz. No encontrará cristales estándar por debajo de 10kHz.
Nada perdido, por cierto. De todos modos, no lo ayudarán a cumplir con sus requisitos de baja potencia. Un cristal necesita cierta potencia para mantener su oscilación, y si observa las hojas de datos, a menudo verá niveles de excitación del orden de 1 mW .

La aplicación de microcontrolador de menor potencia que usaba un cristal que diseñé fue un MSP430 que funcionaba a 32,768 kHz, y que usaba 3 m A, mil veces tus necesidades.
Este oscilador todavía usa 300nA, eso es 0.3 m A.

Creo que una CPU que fue sincronizada por un cristal por debajo de 7 KHz y tenía todos los bordes de encendido definidos por ese cristal (sin multiplicadores de reloj, etc.) estaría exenta de los requisitos de prueba de la FCC. Uno podría sincronizar una CPU usando un oscilador RC a tales frecuencias, pero no con mucha precisión.

No creo que vaya a encontrar mucho que pueda funcionar a una potencia más baja que un cristal de 32,768 Hz. Eso es lo que usan los relojes de pulsera, y deben ser pequeños y de baja potencia y, en general, tener éxito en eso. Si hubiera algo de menor potencia con precisión de cristal, creo que se usaría en relojes de pulsera.

Considere también los aspectos mecánicos. Los cristales se trabajan sobre cuarzo cuidadosamente cortado que vibra a la frecuencia deseada. Cuanto menor sea la frecuencia, más grande físicamente debe ser el cristal. Los cristales del reloj de 33 KHz ya están tallados como diapasones para conseguir una frecuencia baja con un tamaño reducido. Nuevamente, si hubiera trucos, creo que los relojes de pulsera los usarían.

¿Tiene algún dato sobre el consumo de corriente del reloj de cristal? (Los chips RTC como Dallas DS1302 reclaman 200 nA típicos a 2 V. Dudo que nuestro corresponsal obtenga una potencia mucho menor que esta).
@markrages: genial! Me pregunto si por 'nA' Joel B quiere decir 'menos de 10' o 'menos de unos pocos cientos'. No creo que lo primero sea posible. Esto puede ser lo mejor que puede conseguir.
@markrages: realmente agradable (incluso si la hoja de datos dice 300nA, no 200). Ni siquiera EMMarin lo hace mejor, y suelen ser buenos a muy baja potencia.
200 tipo, 300 máx.
@markrages: ¿Tu mamá nunca te dijo que los valores típicos son para ingenieros de ventas? Los ingenieros de diseño y otros Real Men usan valores máximos.
Tal vez sus productos solo necesitan funcionar normalmente ;-)
¿Hay cristales disponibles comercialmente en el rango de sub 32 kHz?
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