如何缩小RTC尺寸有利于便携式设备的设计

每次发布新版本的手机时都会想到一个共同的想法：它甚至更小？新的医疗设备、智能手表、可穿戴设备也是如此。真的都变小了吗？必须执行如此多功能的技术，几乎在每个新更新或版本中都添加了新功能，如何才能继续变得更小？这似乎是一个矛盾：设备不应该随着添加的每个新功能而变得更大吗？

当产品发布并受到消费者的好评时，公司通常会决定发布版本的变体。原因可能包括效率更高、功能更多、更简单、成本更低、不同的应用程序使用或大小。问题是，尽管尺寸更小，但新产品必须提供与以前更大的同类产品相同（或更多）的功能。有多种方法可以实现更小的设备：

将功能集成到正在使用的芯片或部件中，避免外部辅助元件

确定设备不需要的内容并将其丢弃，以便为其他功能腾出空间或总体上减小尺寸

使用不同的制造工艺来减小特征尺寸或开发新的创新设计方法以不同的方式创建相同的功能设备

所有这些方法都是有效的，并且应用不止一种方法来减小尺寸可能是有益的。

例如，采用实时时钟 （RTC）。这些芯片一开始就很小。它们不仅占用很少的电路板空间，而且易于焊接，并且可以长时间使用单独的电源。MAX31341B 和MAX31342是 RTCS 的例子，它们说明了一些技术如何变得更小。RTC 通常用作时钟/日历，以秒、分钟和小时或按日、日、月和年（以 24 小时模式运行）提供时间。这些 RTC 有两个警报，可在 I 2上访问C 串行接口。它们都使用外部 32.768kHz 晶振工作，负载电容为 6pF，ESR 高达 100Kohms（需要最小电流消耗）。然而，两者之间的主要区别在于功率和大小。尺寸差异为 0.5 毫米宽。MAX31341B 为 1.5x2.0mm 2，而 MAX31342 为 1x2mm 2。

当然，差异并没有那么大，但是小到什么程度呢？作为比较，一粒米大约是1毫米。将已经很小的尺寸缩小 1/3 是不可思议的。更小的尺寸对设计人员有利，因为使用该器件使设计人员能够构建现在需要的更小、更时尚、低功耗的应用。在特定应用中需要更小的 RTC：例如，可穿戴设备、便携式设备、便携式音频和医疗设备。这些应用需要占用电路板上尽可能少的空间的部件。

在这两部分中，所有重要功能都集成在芯片内部；唯一的外部部件是晶体（通过振荡跟踪时间）。使用外部晶振似乎会导致电路板空间损失，但它的设计方式是为晶振选择提供灵活性。无需为晶体开发外部电路，因为 MAX31342 有两个集成电容器来帮助振荡器的整体负载电容。这提高了精度，同时避免了不匹配的晶体电容负载。带有集成电容的晶体的典型布局如图1左下方所示，右侧显示了带有晶体等效电路的两个集成电容。

图 1. 带有集成电容器的晶体（左）和带有晶体等效电路的两个集成电容器（右）的布局。

为了减小 MAX31341B 的尺寸以创建 MAX31342，工程师们丢弃了器件不需要的部分，以便为其他功能腾出空间。他们取消了备用电池、涓流充电器和 RAM，因为并非所有应用程序都需要这些功能，或者可以单独获取它们。

将 MAX31342 专注于纯粹的基本功能也可以降低功耗。RTC 可以在较小的电流 （150nA） 下运行，从而最大限度地减少功率损耗。设备从电池中获取的电量越少，电池寿命的延长就越大，从而导致电池更换频率降低。另一方面，MAX31341B 消耗 180nA 电流。较高的电流消耗用于为其提供的附加功能供电。

小是现在每个人都在努力实现的目标。通常，设计人员希望他们的设备成为市场上最好、最持久和最容易使用的设备。MAX31342 具有小尺寸、低电流和低功耗特性，有助于实现这一目标。对于需要备用电池、涓流充电器、RAM 和/或电源管理的应用，MAX31341B 以小型封装提供这些特性。

审核编辑：郭婷