[发明专利]生成时钟的同步

说明书

技术领域

本发明总地涉及实时时钟电路和设备，更具体地，涉及使用板上振荡器电路的实时时钟电路，该板上振荡器电路提供当外部基准信号可用时可以通过该外部基准信号校正或调整的定时信号。

背景技术

实时时钟跟踪人们都知道是秒、分、时、日、月和年的时间。低电流实时时钟(real-time clock，RTC)是使电子设备内的诸如电池或其它可再充电电源的电源的寿命更长、提供极低待机电流的计时电路和设备。RTC可以由需要时间、经过的时间量、或基于时间的警报的其它电路或芯片读取。例如，计算机内的软件可以请求微处理器或另一个设备从RTC的存储设备或寄存器中读取时间供其它电路或软件使用。

实时时钟需要时基、差拍或频率，以便计算和确定每秒钟滴答多少次。如果时基或振荡器不精确，那么实时时钟的时间将相对于绝对时间漂移。因此，为了为实时时钟提供差拍或频率，已经使用了许多不同类型的基准信号或振荡器。基准信号一般是馈入实时时钟并用作计量实时时钟电路计算的并存储在实时时钟电路中的实际时间的基础的特定频率振荡信号。RTC的最常用基准信号是振荡器电路。振荡器电路可以是实时时钟电路的一部分，与实时时钟分开但将振荡信号提供给实时时钟，或从外部源中生成振荡信号并将其提供给实时时钟电路。最常用的振荡器是晶体振荡器，其使用芯片外的石英晶体。晶体被调谐到预定振荡频率，例如，32768Hz。取决于晶体振荡器的质量，频率在室温下可能改变+/-10ppm(或每年改变大约5分钟)。常用晶体振荡器也可能根据在-40℃到85℃之间的温度波动而改变-150ppm或每年改变大约79分钟。晶体的+/-ppm等级越大，晶体振荡就越不精确，晶体也越便宜。

32.768kHz晶体振荡器的更精确形式是32kHz TCXO(温度补偿晶体振荡器)。TCXO使用晶体振荡器，但包括补偿普通32kHz晶体振荡器的不精确性的电路。因此，在室温下针对+/-ppm平均晶体振荡器误差补偿TCXO的输出振荡频率，以及由于极端温度范围，针对-150ppm不精确度补偿TCXO的输出振荡频率。32kHz TCXO在0到40℃之间可以达到+/-2ppm的精确度，这可以计算成每年大约一分钟的不精确度。在像-40℃到185℃那样的极端温度下，TCXO可能只有大约+/-3.5ppm或每年1.8分钟的不精确度。TCXO比常规32kHz晶体振荡器设备更昂贵，对于许多状况，从经济上考虑不是可行的选择。

如果设备的定时要求不需要极精确实时时钟，环形振荡器、LC振荡器或RC振荡器可以用在这样的情况下，为实时时钟电路产生振荡频率或基准频率。环形振荡器、LC振荡器或RC振荡器的缺点是它们随着时间和温度而变得不精确，并且还消耗比晶体振荡器电路更大的电流。

如果在设备中或附近存在具有更精确和一致的基准频率的外部输入，可以将这样的外部输入用作实时时钟电路的输入和用于对RTC设备计时。

在实时时钟电路常用的外部输入频率的范畴内，存在多种很精确的可用外部频率。可以提供给RTC电路的潜在精确定时基准包括GPS信号、来自科罗拉多州柯林斯堡(Fort Collins，Colorado)附近的无线电台的WWVB 60kHz RF传输信号、50或60Hz的输电线频率或来自精确网络时间连接的网络时间信号。尽管这些精确基准信号非常有用，但不能保证它们可连续用于RTC。因此，在RTC电路中常常需要备份定时基准。预计RTC电路在工作期间具有很低功率要求。目前，需要实时时钟电路的许多复杂设备都是手持和电池供电设备。手持产品中的每个RTC芯片、设备或电路汲取较少的电流意味着电池将工作更长时间。尽管手持设备中的一些电路在未使用时可以断电，但实时时钟不能断电，因为它必须一直工作着以便连续跟踪时间。当前，如果RTC电路汲取小于1微安的电流，就认为是低功率电路。因此，重要的是对实时时钟的任何改进都不能使整个RTC设备汲取的电流显著增大，以便提供更好的定时精度。