只有当解决方案使用高精度、快速启动的32.768 kHz系统时钟时，才能在休眠模式后重新建立超高速、省电的数据通信或全球定位。在基于休眠技术的电池供电解决方案中采用32.768 kHz硅振荡器可以节省50%以上的功率。Micro晶振公司的专家解释了为什么32.768 kHz硅振荡器正在电池供电的休眠技术应用中占据主导地位，以及它们为用户提供了哪些优势。

许多终端产品采用休眠技术，包括可穿戴设备、面向商业、工业、汽车和物联网应用的基于蓝牙低能耗(BLE)的通信单元、GPS(商业和汽车)、M2M通信、个人追踪器和医疗患者监护系统、物联网、智能计量、家庭自动化、无线等等。

休眠技术是如何工作的？

休眠技术主要用于定位应用和终端设备中，这些设备通过蓝牙低能量(BLE)与单独的接收器交换收集的数据。为了大大延长电池寿命，这些设备中的高耗电电路部分，如用于数据传输和定位的IC，会尽可能地进入省电睡眠模式。一旦用户搜索到新的目的地，或者想要通过蓝牙低能耗传输数据，这些休眠部件就必须被再次唤醒，并尽快恢复到高功率工作模式(图1)。

极短的唤醒时间可节省50%的系统能源

为了实现高速、高能效的数据通信，32.768 kHz系统时钟必须非常精确，以便应用能够高速运行图1所示的过程，然后立即返回休眠模式。

不精确的系统时钟会导致图1所示的功耗过程根据需要重复多次，直到数据从发射器发送到接收器，比如从可穿戴设备发送到智能手机。这种重复增加了功率消耗，从而大大缩短了电池寿命。然而，当提供高精度32.768 kHz参考频率时，发射器和接收器的系统时钟之间的这些恒定功耗同步变得多余。超长的独立运行时间是发射机单元取得市场成功的关键因素。不能长时间运行的病人监护设备很难被接受。用户会奇怪为什么他需要反复给设备充电或更换电池，并且不会向他人推荐该产品，甚至会在网上发布负面评论。

高精度系统时钟在GPS应用中还有另一个省电优势:它可以延长休眠周期，同时仍然保持不到一秒的快速启动。

32.768 kHz石英晶体和石英振荡器与32.768 kHz超低功率振荡器有何不同

由于石英切割，32.768 kHz石英晶体的温度稳定性(与MHz石英晶体不同)无法通过改变切割角度来缩小。在-40°C至+85°C的温度范围内，32.768 kHz石英晶体的最精确温度稳定性约为-180 ppm(图2)；相比之下，MHz石英晶体的折射率为15 ppm。

随着时间的推移，在单个配对过程中，当建立BT / BLE连接

例如，Micro晶振公司的32.768KHz硅振荡器有的型号其尺寸仅为1.5×0.8mm，在-40℃至+85℃的温度范围内具有±5 ppm的温度稳定性，因此比32.768 kHz石英晶体精确36倍。此外，第一年的老化为1 ppm，10年后为5 ppm。32.768 kHz石英晶体在第一年后的老化为3 ppm，10年后的老化远大于20 ppm。影响应用精度的另一个因素是频率稳定性，25°C时32.768 kHz石英晶体的标准值为20 ppm。因此，32.768 kHz的石英晶体仅产生非常不精确的系统时钟，这仅允许非常慢的数据通信，并且考虑到上述数据通信中的重石英晶体振荡器复，消耗大量的功率。

32.768KHz的石英晶体振荡器也可以在市场上买到。这些尺寸更大(2.5 x 2.0毫米或3.2 x 2.5毫米)，并使用各种不同的技术。典型的是石英振荡器，其中32.768 kHz是通过划分MHz频率(2.5 x 2.0 mm)产生的。这种振荡器消耗几毫安，因此完全不适合电池供电的解决方案。

其他的32.768KHz石英振荡器(3.2 x 2.5毫米)直接基于32.768 kHz石英晶体，并且如果石英晶体的频率精度没有被振荡器IC补偿，则消耗更少的功率。然而，这种情况下的频率与32.768 kHz石英晶体的频率一样不精确，因为该振荡器的建立速度非常慢。

第三种解决方案基于32.768 kHz石英晶体和振荡器IC，该振荡器IC补偿32.768 kHz石英晶体的非常高的频率精度，但通常启动非常慢，大约3秒，因此需要多次高功耗重复。

Micro晶振公司的节能解决方案

大多数蓝牙低能耗解决方案采用两个32.768 kHz石英晶体(一个用于BLE IC的睡眠模式，一个用于MCU时钟)和一个MHz石英晶体作为BLE芯片的参考频率(图3)。在典型的可穿戴应用中，一个32.768 kHz硅振荡器可以同时作为ble和MCU睡眠模式的时钟。这可以节省大量电路板空间，因为ULPPO的尺寸为1.5 x 0.8 mm，只有最小的32.768 kHz石英晶体(1.6 x 1.2 mm)的一半，比低功耗石英振荡器(3.2 x 2.5 mm)小85%。

一个可穿戴BT/BLE应用的例子，超低功耗32.768 kHz

考虑到32.768 kHz石英晶体的空间要求，加上两个接地的外部去耦电容，32.768KHz硅振荡器仅占石英解决方案空间的85%，无需去耦电容，因为安装的IC会自行过滤电源电压。

极低功耗

即使是标准版本的微晶 32.768 kHz硅振荡器也具有极低的功耗，在1.8 VDC的VDD下小于1 A。为了进一步降低功耗，振荡器的输出幅度可以适应要计时的IC。在这种情况下，VOH可以设置在0.6至1.225 V的范围内，或者VOL可以设置在0.35至0.8 V的范围内。电源电压为1.8 VDC的PMIC或MCU需要1.2 V的VIH幅度或0.6 V的VIL幅度。这样，32.768 kHz硅振荡器可以适应MCU和BLE，以最佳方式节省功耗:这是下一代硅振荡器技术的另一个主要优势，32.768 kHz石英振荡器可以做到这一点

高启动可靠性

因为32.768K晶振具有非常高的电阻，它们并不总是与被计时的IC的振荡器级最佳地协调。石英有时开始振荡，有时不振荡。当它发生时，原因并不总是很清楚。要计时的IC振荡器级的负输入电阻通常漂移很大，并且具有容性。根据瑞士微晶晶振专家的测量，超过25%的电容散射并不少见。这并不会使设计32.768 kHz石英晶体的最佳电路变得更加容易，而且石英晶体的调谐灵敏度(ppm/pF)也会导致电路发生频率偏移。使用超低功耗32.768 kHz硅振荡器不仅可以同时为多个IC提供时钟，还可以消除启动/建立问题和频率偏移。结果是:在任何情况下、任何温度下、任何时候都有最高的启动可靠性。

巨大的成本节约

瑞士微晶32.768 kHz硅振荡器节省了两个32.768 kHz石英晶体及其连接电容，从而大大降低了PCB上的空间要求。这意味着该应用可以由更小、更便宜的PCB完美实现。此外，开发、安装、控制和测试的成本和工作量大大降低。鉴于较低的元件采购和处理成本以及较低的元件价格，设备制造商不仅节省了电力，还节省了资金。

更环保的技术，打造更智能的世界

节能设计从计时开始，瑞士微晶超低功耗32.768 kHz硅振荡器就是一个例子，说明在基于休眠技术的设备中，只要使用正确的时钟，系统功耗就可以降低50%。时钟专家瑞士微晶的专家就从“下一代时钟”产品系列中选择合适的元件提供建议，并提供全面的技术支持、设计导入、快速样品和批量交付，从而确保快速上市。