¿Por qué usamos cristales de 32.768 kHz en la mayoría de los circuitos?

La frecuencia de un reloj en tiempo real varía con la aplicación. La frecuencia de 32768 Hz (32.768 KHz) se usa comúnmente porque es una potencia de valor 2 (2 ¹⁵ ). Y, puede obtener un período preciso de 1 segundo (frecuencia de 1 Hz) utilizando un contador binario de 15 etapas.

En la práctica, en la mayoría de las aplicaciones, especialmente las digitales, el consumo de corriente debe ser lo más bajo posible para preservar la vida útil de la batería. Por lo tanto, esta frecuencia se selecciona como el mejor compromiso entre la baja frecuencia y la fabricación conveniente con disponibilidad de mercado y bienes raíces en términos de dimensiones físicas al diseñar la placa, donde la baja frecuencia generalmente significa que el cuarzo es físicamente más grande.

El número 32768 es una potencia de 2, es decir, es 2 ^ 15. Si tiene una frecuencia de reloj de 32.768 kHz, es fácil dividirla en una frecuencia de 1 Hz utilizando divisores de frecuencia binaria, a.k.a. contadores binarios, es decir, cadenas de flip-flops.

Tener una frecuencia de 1Hz significa que tiene una señal de reloj que proporciona una resolución de tiempo de 1 s: cuente los segundos con un contador, haga los cálculos y tiene un reloj de tiempo real (RTC).

Se debe principalmente al costo. Estos cristales particulares son muy baratos debido a la industria relojera. Esta respuesta proporciona más detalle, aquí un extracto:

  

Hay 1,2 billones de relojes vendidos cada año. La mayoría de ellos son relojes digitales de bajo costo, que requieren un pequeño cristal de 32 kHz. ...

     

Como resultado, estos cristales son extraordinariamente económicos ... [Otros cristales] cuestan de 10 a 100 veces más en cantidad que estos cristales de reloj baratos.

Además, estos cristales están particularmente bien optimizados para baja potencia. Se espera que los relojes en tiempo real ejecuten dicho oscilador durante 10 años en una celda de tipo CR2032. Para obtener cristales de baja frecuencia, baja potencia y pequeños en otras frecuencias, está viendo un aumento sustancial en el costo.

En volúmenes bajos, estos cristales son aún menos costosos que la energía normal o de alta potencia que los cristales de 25 kHz o 56 kHz, pero el costo de la diferencia no es muy grande hasta que se ingresa en la fabricación de grandes volúmenes.

Elija lo que necesita, pero si va a producir un producto de alto volumen y puede ajustar su diseño para que funcione con un cristal de 32 kHz, entonces hay un incentivo financiero sustancial para hacerlo.

Puede usar la frecuencia que desee, siempre que su circuito esté diseñado para ello.

Con los chips CMOS, la frecuencia está relacionada con el consumo de energía. Por lo tanto, un reloj de 25 KHz consumiría menos energía que un reloj de 32.768 KHz. La velocidad de 35 KHz consumiría un poco más de potencia. Debes hacer los cálculos para determinar tu tiempo mínimo / máximo adecuado, coordinado con las fichas reales que selecciones.

Existe una compensación entre la velocidad del reloj, el consumo de energía y la cantidad de trabajo que puede realizar por ciclo de reloj. Esto varía de un circuito a otro.

Los RTC como clase, están más preocupados por el consumo de energía cuando la alimentación principal está apagada, y se está ejecutando con la batería de reserva de la celda de la moneda, pero también deben ser relojes razonablemente precisos también, dentro de unos pocos segundos por mes típicamente.