デジタルの世界では、時間はどこにでもあります。マイクロコントローラの発振とタイミング基準を作成する高速クロックだけでなく、時計のように日付と時刻を提供するリアルタイムクロック (RTC) もあります。ほとんどのマイクロコントローラには、多くのアプリケーションの要求を満たす組み込みRTCが搭載されています。しかし、要求の非常に高いアプリケーションの場合は、スタンドアロンのRTCを使用する必要があります。
10年前、 RTC を統合したマイクロコントローラは数 µAを消費し、大きな32kHz水晶でしか発振できませんでした。実際、小型水晶は直列抵抗が30 kΩ に対して70 kΩ の範囲と高く、マイクロコントローラの発振器は高抵抗水晶の発振を保証するほど強力ではありませんでした。当時、NXPのPCF8563とSTMicroelectronicsのM41T00Sが市場の標準となり、現在でも広く使用されています。
マイクロコントローラのRTCの堅牢性が向上し、現在ではRTCは高抵抗水晶を使用しても300nA程度の電流しか消費しませんが、新しい状況ではスタンドアロンRTCの使用が必要になる場合があります。
ウェアラブルデバイスでは、バッテリー電圧は、コンポーネントが耐えられる一般的な最大電圧である3.6Vを超える場合があります。バッテリー寿命を最適化するために、RTCはより高い電圧入力を受け入れ、割り込みによって一定の時間に電源をオンにしてアプリケーションを起動します。ボード上に余分なスペースを割り当てる必要もありません。世界最小の32kHz水晶は、 エプソン の FC12-M で、サイズは2.05 x 1.2 mmと非常に小さいですが、発振器には2つの追加コンデンサが必要です。3.2 x 1.5 mmのフットプリントに水晶を内蔵したRTCである、 STMicroelectronics の M41T62LCと比較すると、さらに多くのスペースを必要とします。
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32kHz水晶の精度は通常、25℃ で +/- 35ppmであり、温度ドリフトは全温度範囲で100pm以上です。参考までに、100ppmの誤差は1か月あたり4分以上であり、この大きな誤差は、ネットワークと同期できない公共料金の請求などの一部のアプリケーションでは許容されません。組み込み水晶により、温度補償水晶 (TCXO) を備えたRTCを設計できます。EpsonのRX8900またはNXPのPCF2129TはTCXOを備えたRTCであり、後者は -30 ～ 80 ℃ の温度範囲で +/-8ppm (または1か月あたり21秒) の精度を保証します。
スタンドアロンRTCも電力の最適化を継続しています。NXP の PCF2123 は、25℃で低抵抗水晶を使用して100nAまで消費できます。現在、このパフォーマンスを達成できるマイクロコントローラはなく、新しいセキュリティ アプリケーションには超低消費電力が必要です。たとえば、新しいスマート カードでは、CCVコード (支払いカードの裏面にある3桁の数字) が20分ごとに動的に変更されます。当然ながら、カードに挿入された超薄型バッテリーは取り外し不可能であり、超低電力が非常に重要です。
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最後に、石油業界では極端な温度にさらされるRTCモジュールを使用します。実際、石油は地殻のより深いところで発見されており、その場所では気温が劇的に上昇しています。175℃ はこの業界では非常に一般的な状況ですが、驚くべきことに、200 ～ 225℃ という高温に耐えられる産業用RTCモジュールもあります。