Couverture ElectroniqueS n°127

Qu'elles prennent la forme d'un circuit intégré ou d'un module, les horloges temps réel (RTC) gagnent en compacité et sont de moins en moins énergivores. Elles sont alors à même de répondre aux attentes de nouveaux marchés, notamment ceux de l'Internet des objets et des produits électroniques portés sur soi. U ne horloge temps réel ou RTC ( real-time clock ) est une entité indispensable dans nombre d'applications nécessitant le décompte précis du temps. Sous forme de circuit intégré distinct, elle soulagera le microcontrôleur principal des tâches s'y rapportant, avec une gestion plus optimisée de la consommation. De son côté, un module embarquera généralement un quartz (un résonateur Mems peut aussi être préféré) à 32,768 kHz. Une valeur qui, après divisions successives par 2 par l'intermédiaire de simples compteurs binaires, permettra d'obtenir la fréquence 1 Hz, correspondant à une période d'1 s. Œuvre du suisse EM Microelectronic, du groupe Swatch, le circuit RTC EM3028 conjugue une très faible consommation de 45 nA et une excellente précision de ± 1 ppm à 25 °C. Les RTC disposent ordinairement d'une source d'énergie alternative, comme une batterie au lithium ou un supercon-densateur. Par suite, en cas de disparition ou de défaillance de l'alimentation principale, la commutation automatique sur la source auxiliaire permet de conserver les informations relatives à l'heure (secondes, minutes, heures) et au calendrier (année, mois, jour, jour de la semaine). Celles-ci sont stockées dans des registres, dont le contenu est accessible via une interface de communication série SPI ou I²C. Alors que de nombreux microcontrôleurs sont dotés d'une fonction RTC, il sera souvent jugé plus avantageux de faire appel à un circuit ou à un module dédié. En effet, lorsqu'un appareil électronique est en sommeil, si le microcontrôleur est contraint de maintenir l'information en temps réel, certains de ses blocs internes doivent rester actifs. Auquel cas, ledit microcontrôleur ne sera jamais placé en sommeil profond et drainera un précieux courant de la batterie. En conséquence, par rapport à un circuit/module RTC autonome, le bilan énergétique ne plaidera pas en faveur de cette solution. Cependant, dans les applications à fortes contraintes d'encombrement (petits objets connectés, wea-rables , etc.), la présence d'un circuit ou d'un module addi-tionnel représentera un inconvénient. Auquel cas, outre la basse consommation, la discrétion sera une qualité appréciée. Et pour quelques mm² de plus Dévoilé par Maxim Integrated l'été dernier, le circuit RTC MAX31341B se distingue jus-tement par sa taille miniature. Il est en effet logé dans un boîtier WLP-12, dont les dimensions sont de 2 x 1,5 mm seulement. Ce qui, vis-à-vis des produits concurrents, représenterait un gain de plus de 35 % en termes d'empreinte sur la carte. En outre, le MAX31341B affiche une consommation modeste. Typiquement, celle-ci est de 180 nA (pour 330 nA max.), sous 1,6 V avec le bus de communication inactif et l'oscillateur opérationnel. Ce qui, avec une pile bouton au lithium traditionnelle, garantirait une autonomie de dix ans en mode de sauvegarde sur batterie. Qualifiés AEC-Q100, les PT7C4363BQ et PT7C4563BQ de l'américain Diodes sont notamment destinés aux systèmes d'infodivertissement, aux écrans des tableaux de bord et aux boîtiers télématiques automobiles. Ces atouts font du MAX31341B un choix préférentiel pour les wearables , les dispositifs de surveillance médicale, les équipements de point de vente, les terminaux portables, etc. Classiquement, le MAX31341B bascule automatiquement sur une source de secours (batterie, supercondensateur) lorsque l'alimentation principale ne remplit plus son office. Les informations relatives à l'heure et au calendrier sont dès lors toujours actualisées. Le circuit embarque une interface I²C, 64 octets de Ram pour stocker les données de l'utilisateur et un chargeur d'entretien pour un supercondensateur ou une batterie. L'oscillateur requiert un quartz à 32,768 kHz, mais pas de résistances ni de condensateurs. Comme les capacités de charge de 6 pF du quartz sont internes, il en résulte un gain de place sup-plémentaire sur la carte. La synchronisation sur une horloge de référence (32 kHz, secteur 50/60 Hz, signal 1 PPS – pulse per second – du GPS) est également envisageable. Étant entendu que l'exactitude des informations délivrées sera fonction du quartz (ou de la source de référence externe) choisi et des dérives en température et dans le temps observé. Spécifié entre - 40 °C et + 85 °C, le MAX31341B fonctionne entre 1,6 V et 3,6 V. Pour sa part, l'américain Diodes a introduit en début d'année des versions qualifiées AECQ100 Grade 1 de deux circuits RTC. Spécifiés entre - 40 °C et + 125 °C, les PT7C4363BQ et PT7C4563BQ (ce dernier avec minuterie réglable) sont notamment destinés aux systèmes d'info-divertissement, aux écrans des tableaux de bord et aux boîtiers télématiques (T-Box) automobiles. Leur tension d'alimentation est comprise entre 1,3 V et 5,5 V, pour un courant en mode secouru de 400 nA à 3 V. Les deux éléments tolèrent un quartz à 32,768 kHz dont la résistance série équiva-lente (ESR) monte jusqu'à 100 kO. Une sortie délivre un signal carré dont la fréquence est programmable (1 Hz, 32 Hz, 1 024 Hz ou 32,768 kHz), alors que les données se rapportant à l'heure et à la date sont transmises via un bus I²C. Les PT7C4363BQ et PT7C4563BQ sont encapsulés dans des boîtiers SOIC à 8 broches. La précision suisse Œuvre du suisse EM Micro-electronic, le circuit RTC EM3028 entend fortement prolonger l'autonomie des objets connectés. Élément de choix pour les solutions de récupération d'énergie, il évitera dans certains cas le remplacement ou la recharge d'une batterie pendant toute la durée de vie d'un appareil. La consommation est ici limitée à 45 nA, sous 3 V et avec le bus I²C inactif. De surcroît, l'horloge est créditée d'une précision de ± 1 ppm à 25 °C, ce qui correspond à un décalage de 30 s sur un an. Ce circuit Cmos inclut un commutateur pour une batterie de secours et un chargeur de maintien. S'y ajoutent un compteur/temporisateur Unix 32 bits et de la mémoire Ram et Eeprom (dont 43 octets sont mis à la disposition de l'utilisateur). Une entrée évènement permet l'horodatage lors des mises hors tension du système. La protection par mot de passe est possible, afin de sécuriser les registres de configuration. La tension d'alimentation est comprise entre 1,2 V et 5,5 V. On retrouve ce circuit dans le module EM3028-C7 du suisse, mais aussi dans le RV-3028-C7 de son compatriote Micro Crystal, une autre société du groupe Swatch. Qualifié AEC-Q200, le RV-3028-C7 incorpore le quartz à 32,768 kHz dans un boîtier CMS de 3,2 x 1,5 x 0,8 mm. Le même Micro Crystal a annoncé l'an dernier le module RTC RV8263-C7 en boîtier SON-8, dont les dimensions sont identiques. Acceptant une large plage de tensions d'alimentation (0,9 V à 5,5 V), de surcroît peu gourmand en énergie (typiquement 190 nA sous 3 V, avec un bus de communication inactif), le RV8263-C7 inclut un résonateur à quartz et un circuit RTC Cmos avec une interface I²C à 400 kHz. Le module cible les dispositifs électroniques portés sur soi et les applications de la sphère IoT. À + 25 °C, après un calibrage en usine, l'exactitude temporelle est de ± 20 ppm. La fréquence de la sortie horloge est programmable entre 1 Hz et 32,768 kHz. Des informations de calendrier avec année, mois, jour, jour de la semaine, heure, minute et seconde sont dispensées. Le calcul automatique des années bissextiles s'effectue jusqu'en 2099. S'ajoutent des fonctions de temporisation et d'alarme. Le RV-8263-C7 fonctionne entre - 40 °C et + 85 °C et est qualifié pour l'environnement automobile selon AEC-Q200. < Dans un boîtier CMS de 3,2 x 1,5 x 0,8 mm, le module RV-8263-C7 de Micro Crystal inclut le résonateur à quartz et un circuit RTC Cmos. Le produit cible les dispositifs électroniques portés sur soi et les applications de la sphère IoT. De son côté, avec les RX8111CE et RX4111CE, Seiko Epson a récemment complété une gamme déjà bien étoffée de modules RTC avec quartz. Les nouveaux venus sont caracté-risés par un facteur de forme de 3,2 x 2,5 mm, pour une hauteur de boîtier de 1 mm. Les deux éléments sont fonctionnellement identiques, la différence se résumant à leur interface : I²C pour le premier, SPI pour le second. Les RX8111CE et RX4111CE offrent des fonctions de commutation automa-tique sur une batterie et d'horodatage pour, par exemple, enregistrer et sauvegarder l'heure des mises à jour logicielles et de remplacement de la batterie, des alertes du système, etc. La tolérance de fréquence est, selon l'option choisie, de ± 11,5 ppm ou ± 23 ppm à + 25 °C. En mode sauvegarde, le courant drainé est typiquement de 100 nA sous 3 V, soit 67 % de moins que leurs prédécesseurs. Ce qui permettra parfois de faire appel à une batterie plus petite, a priori moins onéreuse, voire à un condensateur. Un autre produit intéressant lancé l'an dernier par le japonais est le module RX8804CE, de 3,2 x 2,5 x 1 mm également. Celui-ci intègre un oscillateur à quartz compensé numériquement en température (DTCXO, digitally temperature-compen-sated crystal oscillator) . Epson a d'ailleurs été un précurseur en la matière, puisque le premier module RTC avec DTCXO de la société a été mis sur le marché dès 2008. La précision obtenue est excellente : ± 3,4 ppm entre - 40 °C et + 85 °C et ± 8 ppm entre - 40 °C et + 105 °C. Ce qui correspond à une variation de 9 s et 20 s par mois, respectivement.

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