CN206149153U - 时钟电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种时钟电路，属于电子电路技术领域，包括：供电电源和时钟芯片，时钟芯片内部集成了32.768KHz温度补偿晶体振荡器，供电电源的输出端与时钟芯片的电源输入端连接，还与旁路电容C32的一端连接，C32的另一端接地，时钟芯片的C‑mos输出引脚控制端通过电阻R20与供电电源的输出端连接，时钟芯片的I2C总线通讯的数据传输端通过串联的电阻R89和电阻R88与供电电源的输出端连接，时钟芯片的I2C总线通讯的串行时钟输入端SCL通过串联的电阻R92和电阻R94与供电电源的输出端连接，电阻R88、电阻R94与供电电源的连接处还与旁路电容C25的一端连接，C25的另一端接地，时钟芯片的外部中断输出端通过电阻R11与供电电源的输出端连接。该时钟电路受温度影响小、精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种时钟电路。
背景技术
几乎所有的数字系统在处理信号时都是按节拍一步一步地进行的，系统各部分也是按节拍做的，要使电路的各部分统一节拍就需要一个“时钟信号”，产生这个时钟信号的电路就是时钟电路。
时钟电路一般由晶体振荡器、晶震控制芯片和电容等组成。时钟电路应用十分广泛，如电脑的时钟电路、电子表的时钟电路以及MP3、MP4的时钟电路。现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，因此被广泛地采用,但其精度往往并不高。而且，由于芯片运行发热会导致温度升高,一般的时钟回路芯片往往会受温度影响，导致其精度进一步下降。
实用新型内容
因此，本实用新型要解决的技术问题在于温度变化影响时钟电路的精度。
为此，本实用新型实施例提供了如下技术方案：
一种时钟电路，包括：供电电源和时钟芯片U8，时钟芯片U8内部集成了32.768kHz温度补偿晶体振荡器，供电电源的输出端与时钟芯片U8的电源输入端连接，供电电源的输出端还与旁路电容C32的一端连接，旁路电容C32的另一端接地，时钟芯片U8的C-mos输出引脚控制端通过电阻R20与供电电源的输出端连接，时钟芯片U8的I2C总线通讯的数据传输端通过串联的电阻R89和上拉电阻R88与供电电源的输出端连接，时钟芯片U8的I2C总线通讯的串行时钟输入端通过串联的电阻R92和上拉电阻R94与供电电源的输出端连接，上拉电阻R88、上拉电阻R94与供电电源的连接处还与旁路电容C25的一端连接，旁路电容C25的另一端接地，时钟芯片U8的外部中断输出端通过上拉电阻R11与供电电源的输出端连接。
可选地，供电电源包括作为主电源的开关电源，开关电源包括AC-DC电源芯片U1，AC-DC电源芯片U1的输入端与单相交流电网连接、输出端输出预设的直流电压，开关电源的输出端与用于反接保护的二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极作为供电电源的输出端。
可选地，开关电源还包括EMC滤波电路，EMC滤波电路设置于单相交流电网与AC-DC电源芯片U1的输入端之间。
可选地，开关电源还包括双向稳压二极管V23，双向稳压二极管V23的一端与AC-DC电源芯片U1的输出端连接、另一端接地。
可选地，开关电源还包括电解电容C4和无极性电容C103，电解电容C4的正极与AC-DC电源芯片U1的输出端连接、负极接地，无极性电容C103与电解电容(C4)并联。
可选地，开关电源还包括发光二极管，发光二极管的阳极通过电阻R13与AC-DC电源芯片U1的输出端连接、阴极接地。
可选地，供电电源还包括备用电源，备用电源的输出端与用于反接保护的二极管D3阳极连接，二极管D3的阴极与二极管D2的阴极连接。
可选地，备用电源为储能电池。
可选地，备用电源包括储能电容C3、可控开关Q1、二极管D1、电阻R10和电阻R12，二极管D1的阳极与主电源的输出端连接，阴极分别与储能电容C3的第一端、可控开关Q1的第一端连接，储能电容C3的第二端接地，可控开关Q1的第二端通过电阻R10与二极管D3连接，可控开关Q1的控制端分别与主电源的输出端、电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端接地，其中，可控开关Q1的第一端电压大于控制端电压时导通。
可选地，可控开关Q1为三极管。
本实用新型技术方案，具有如下优点：
本实用新型实施例提供的时钟电路，是一种高稳定性、高可靠性、高性能的实时时钟电路。时钟电路芯片内部集成了带温度补偿功能的32.768kHz晶体，采用标准的SOIC14封装，标准I2C通讯接口，可编程频率输出，且通过设置相应补偿的控制位，可以实现不同间隔的温度补偿功能，大大提高了时钟的精度，在-40℃-+85℃范围内，最高可以实现±3.4PPM的精度，即日误差最高不超过0.3秒。该芯片采用C-MOS工艺生产，具有极低的能耗，可长期使用电池供电。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例1中时钟电路的电路图；
图2为本实用新型实施例1中时钟芯片内部电路框图；
图3为本实用新型实施例1中开关电源电路图；
图4为本实用新型实施例2中时钟电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种时钟电路，包括：供电电源和时钟芯片U8，时钟芯片U8内部集成了32.768kHz温度补偿晶体振荡器，供电电源的输出端Vin与时钟芯片U8的电源输入端VDD连接，供电电源的输出端Vin还与旁路电容C32的一端连接，旁路电容C32的另一端接地，时钟芯片U8的C-mos输出引脚控制端FOE通过电阻R20与供电电源的输出端Vin连接，时钟芯片U8的I2C总线通讯的数据传输端SDA通过串联的电阻R89和上拉电阻R88与供电电源的输出端Vin连接，时钟芯片U8的I2C总线通讯的串行时钟输入端SCL通过串联的电阻R92和上拉电阻R94与供电电源的输出端Vin连接，上拉电阻R88、上拉电阻R94与供电电源的连接处还与旁路电容C25的一端连接，旁路电容C25的另一端接地，时钟芯片U8的外部中断输出端INTA通过上拉电阻R11与供电电源的输出端连接。
上述时钟芯片U8采用具有I2C接口和温度补偿功能的新型实时时钟芯片RX-8025T，其内部集成了32.768kHz温度补偿晶体振荡器，可用于各种需要高精度时钟的场合。芯片可设置四种不同的时段进行温度补偿，默认设置是2S补偿。该芯片具有宽范围接口电压(2.2V-5.5V)和宽范围时间保持电压(1.8V-5.5V)等明显优势，可编程温度补偿控制位使电路在不同温度条件下均能保证稳定可靠工作。时钟周期可选范围很大，可满足多种需要。时钟芯片的内部电路结构如图2所示。其中，I2C总线通讯部分：SDA为I2C总线通讯的数据传输端，SCL为I2C总线通讯的串行时钟输入端，SDA为N-ch开漏输出，因此其通过上拉电阻R88与供电电源的输出端Vin连接。另外，根据I2C总线规范，总线空闲时SDA和SCL都必须为高电平，因此SCL也通过上拉电阻R94与供电电源的输出端Vin连接，且上拉电阻R94的阻值与上拉电阻R88的阻值优选为一致。32.768kHz频率信号输出部分：FOUT是一个C-mos输出引脚,可通过FOE进行控制。当FOE＝“H”(高电平)该引脚输出一个32.768kHz频率的时钟信号；当输出停止时，FOUT引脚＝“H-Z”(高阻状态)，因此本实施例中C-mos输出引脚控制端FOE优选通过电阻R20与供电电源的输出端Vin连接。若不需要FOUT输出，FOE可悬空或接地。中断产生部分：INTA用于输出报警信号、时钟信号、时间更新信号以及其它信号。其为开漏输出引脚，所以，其通过上拉电阻R11与供电电源的输出端Vin连接。上拉电阻主要在芯片不工作或相应引脚无确定输出时，把不确定信号通过一个电阻钳位在高电平，同时也起到限流作用。时钟芯片U8的固定周期定时中断发生功能可以产生一个固定周期的中断事件，固定周期可在244.14us到4095分钟之间任意设定。该功能可以根据内部时钟的定时设定每秒或每分钟产生一个中断事件。当中断事件产生，UF标志位的值变成1，同时/INTA(INTB)引脚变成低电平。
上述旁路电容C32为至少0.1uF的滤波电容，设置于时钟芯片U8的电源输入端VDD与接地端GND之间，用于滤除高频干扰、电源和开关抖动等非直流成分。上述电阻R89和电阻R92为限幅保护电阻。
本实施例提供的时钟电路是一种高稳定性、高可靠性、高性能的实时时钟电路。时钟电路芯片内部集成了带温度补偿功能的32.768kHz晶体，采用标准的SOIC14封装，标准I2C通讯接口，可编程频率输出，且通过设置相应补偿的控制位，可以实现不同间隔的温度补偿功能，大大提高了时钟的精度，在-40℃-+85℃范围内，最高可以实现±3.4PPM的精度，即日误差最高不超过0.3秒。该芯片采用C-MOS工艺生产，具有极低的功能消耗，可长期使用电池供电。
作为优选的实施方式，如图1和3所示，供电电源包括作为主电源的开关电源，开关电源包括AC-DC电源芯片U1，AC-DC电源芯片U1的输入端与单相交流电网连接、输出端输出预设的直流电压，开关电源的输出端与用于反接保护的二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极作为供电电源的输出端。该二极管D2可在开关电源反接时保护时钟芯片U8。
可选地，开关电源还包括EMC滤波电路，EMC滤波电路设置于单相交流电网与AC-DC电源芯片U1的输入端之间。开关电源还可以包括双向稳压二极管V23，双向稳压二极管V23的一端与AC-DC电源芯片U1的输出端连接、另一端接地。该双向稳压二极管V23可以提高开关电源输出电压的稳定性，从而保证时钟电路的工作精度、延长时钟电路的寿命。
优选地，开关电源还包括电解电容C4和无极性电容C103，电解电容C4的正极与AC-DC电源芯片U1的输出端连接、负极接地，无极性电容C103 与电解电容C4并联。该并联的电解电容C4和无极性电容C103组成去耦电容组合，其中电解电容C4用于滤除低频干扰，无极性电容C103用于滤除高频干扰，从而大大提升电源质量。开关电源还可以包括发光二极管LED1，发光二极管LED1的阳极通过电阻R13与AC-DC电源芯片U1的输出端连接、阴极接地。该发光二极管LED1可用于指示开关电源的工作状态，开关电源正常工作时，该发光二极管LED1亮，当开关电源断电时，该发光二极管LED1灭。
作为优选的实施方式，该时钟电路的供电电源还包括备用电源，备用电源的输出端与用于反接保护的二极管D3阳极连接，二极管D3的阴极与二极管D2的阴极连接。该备用电源可在开关电源断电时为时钟芯片供电，以保证时钟芯片可不间断地正常工作。具体地，备用电源可选用储能电池。上述用于反接保护的二极管D3可在备用电源接反时保护时钟芯片U8。
实施例2
如图4所示，本实施例提供了一种时钟电路，与上述实施例1的区别在于：备用电源包括储能电容C3、可控开关Q1、二极管D1、电阻R10和电阻R12，二极管D1的阳极与主电源的输出端V3P3连接，阴极分别与储能电容C3的第一端、可控开关Q1的第一端连接，储能电容C3的第二端接地，可控开关Q1的第二端通过电阻R10与二极管D3连接，可控开关Q1的控制端分别与主电源的输出端V3P3、电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端接地，其中，可控开关Q1的第一端电压大于控制端电压时导通。其中，上述可控开关Q1为三极管(PNP型)。
该备用电源的工作原理为：开关电源(主电源)正常工作时，开关电源通过二极管D2给时钟电路供电，此时三极管Q1的发射极通过二极管D1与开关电源的输出端V3P3连接、基极直接与开关电源的输出端V3P3连接，因此三极管Q1的基极电压大于发射极电压，三极管Q1截止。所以，开关电源只会通过二极管D1给储能电容C3充电直到充满为止。当开关电源断电时，三极管Q1的发射极与储能电容C3的正极连接、基极通过电阻R12接地，发射极电压大于基极电压，三极管Q1导通，储能电容C3放电，电流依次经过三极管Q1发射极、集电极、R10和二极管D3给时钟电路供电。本实施例中储能电容C3优选容量大的法拉电容。
本实施例中的备用电源，不仅可以在主电源-开关电源断电时自动切换并持续供电，并且由于采用的储能元件是可循环充放电使用的电容器，不需要更换电池，从而成本更低、使用更方便。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种时钟电路，其特征在于，包括：供电电源和时钟芯片U8，所述时钟芯片U8内部集成了32.768kHz温度补偿晶体振荡器，所述供电电源的输出端与所述时钟芯片U8的电源输入端连接，所述供电电源的输出端还与旁路电容C32的一端连接，所述旁路电容C32的另一端接地，所述时钟芯片U8的C-mos输出引脚控制端通过电阻R20与所述供电电源的输出端连接，所述时钟芯片U8的I2C总线通讯的数据传输端通过串联的电阻R89和上拉电阻R88与所述供电电源的输出端连接，所述时钟芯片U8的I2C总线通讯的串行时钟输入端通过串联的电阻R92和上拉电阻R94与所述供电电源的输出端连接，所述上拉电阻R88、所述上拉电阻R94与所述供电电源的连接处还与旁路电容C25的一端连接，所述旁路电容C25的另一端接地，所述时钟芯片U8的外部中断输出端通过上拉电阻R11与所述供电电源的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的时钟电路，其特征在于，所述供电电源包括作为主电源的开关电源，所述开关电源包括AC-DC电源芯片U1，所述AC-DC电源芯片U1的输入端与单相交流电网连接、输出端输出预设的直流电压，所述开关电源的输出端与用于反接保护的二极管D2的阳极连接，所述二极管D2的阴极作为所述供电电源的输出端。
3.根据权利要求2所述的时钟电路，其特征在于，所述开关电源还包括EMC滤波电路，所述EMC滤波电路设置于所述单相交流电网与所述AC-DC电源芯片U1的输入端之间。
4.根据权利要求2所述的时钟电路，其特征在于，所述开关电源还包括双向稳压二极管V23，所述双向稳压二极管V23的一端与所述AC-DC电源芯片U1的输出端连接、另一端接地。
5.根据权利要求2所述的时钟电路，其特征在于，所述开关电源还包括电解电容C4和无极性电容C103，所述电解电容C4的正极与所述AC-DC电源芯片U1的输出端连接、负极接地，所述无极性电容C103与所述电解电容C4并联。
6.根据权利要求2所述的时钟电路，其特征在于，所述开关电源还包括发光二极管，所述发光二极管的阳极通过电阻R13与所述AC-DC电源芯片U1的输出端连接、阴极接地。
7.根据权利要求2所述的时钟电路，其特征在于，所述供电电源还包括备用电源，所述备用电源的输出端与用于反接保护的二极管D3阳极连接，所述二极管D3的阴极与所述二极管D2的阴极连接。
8.根据权利要求7所述的时钟电路，其特征在于，所述备用电源为储能电池。
9.根据权利要求7所述的时钟电路，其特征在于，所述备用电源包括储能电容C3、可控开关Q1、二极管D1、电阻R10和电阻R12，所述二极管D1的阳极与所述主电源的输出端连接，阴极分别与所述储能电容C3的第一端、所述可控开关Q1的第一端连接，所述储能电容C3的第二端接地，所述可控开关Q1的第二端通过所述电阻R10与所述二极管D3连接，所述可控开关Q1的控制端分别与所述主电源的输出端、所述电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端接地，其中，所述可控开关Q1的第一端电压大于控制端电压时导通。
10.根据权利要求9所述的时钟电路，其特征在于，所述可控开关Q1 为三极管。
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