Tại sao các tinh thể 1Hz không được sử dụng để đo giây?

Theo Wikipedia:

Nhiều đồng hồ sử dụng tinh thể 32.768KHz. Đây có phải là do tinh thể nhỏ hơn tinh thể 1Hz?

Nếu 1.0 Hz == 1.0 giây. Vậy thì, tại sao cần sự phân chia?

Lý do chính là một tinh thể 1 Hz sẽ phải rất lớn về mặt vật lý. Một tinh thể là một mảnh thạch anh dao động cơ học ở tần số cụ thể. Vì quarts thể hiện hiệu ứng áp điện khá mạnh, những rung động đó cũng gây ra tín hiệu điện và ngược lại.

Việc thu được một tinh thể nhỏ vật lý xuống tần số cộng hưởng 33 kHz là một đột phá cách đây không lâu. Bí quyết là định hình thạch anh giống như một cái nĩa điều chỉnh. Điều đó cho phép dao động chậm hơn nhiều so với một khối thạch anh rắn có cùng kích thước. Tuy nhiên, việc mở rộng thêm 3½ độ lớn nữa sẽ khiến tinh thể lớn hơn rất nhiều.

Thật khó để tưởng tượng việc sử dụng tinh thể 1 Hz sẽ là gì, xem xét việc bắt đầu với tần số nhanh hơn và dễ dàng như thế nào với tần số nhanh hơn và sau đó phân chia bằng một bộ đếm. 33 kHz đã chậm đến mức bạn sẽ không nhận được bất kỳ khoản tiết kiệm năng lượng đáng kể nào bằng cách chạy logic chậm hơn. Trong thực tế, việc lọc các sóng hài từ sóng vuông 1 Hz và vẫn cung cấp ổ đĩa cho tinh thể kích thước mà nó cần để làm cho tần số đó sẽ tiêu thụ nhiều năng lượng hơn đáng kể. Nó chỉ không có ý nghĩa. Nói cách khác, một tinh thể 33 kHz với mạch ổ đĩa và bộ đếm kỹ thuật số nhỏ hơn, rẻ hơn và tốn ít năng lượng hơn tinh thể 1 Hz với mạch ổ đĩa mà nó sẽ yêu cầu.

Ngoài các khía cạnh thực tế của việc tạo ra một tinh thể 1 Hz, mỗi tinh thể sẽ có một mức độ jitter. Nếu bạn có tinh thể 1Hz để tạo ra 1 giây, mỗi bit của jitter đó biểu hiện là lỗi trong đồng hồ của bạn. Nếu bạn bắt đầu với tần suất cao hơn và chia nhỏ, lỗi đó sẽ được giảm thiểu.

Ví dụ: một tinh thể 1Hz với jitter 1% sẽ cho bạn 1 giây +/- 1% tick. Đồng hồ 1kHz với jitter 1% trải qua ba lần chia cho 10 chip sẽ cho bạn 1 giây +/- 0,001%.

EDIT: http://www.silabs.com/Support%20Document/TechnicalDocs/Clock-Division-WP.pdf cho thấy một cuộc thảo luận tuyệt vời về điều này. Nhìn đặc biệt vào việc giảm nhiễu pha khi tăng phân chia trong hình 6 và bảng dưới đây, cho thấy jitter được biểu thị theo thời gian là không đổi.

Hầu hết "thể chất" của cuộc sống sẽ không ảnh hưởng đến xk 32k. Chúng ta sống vật lý ở mức tối đa hàng chục Hz (ngoại trừ khả năng nghe) và tần số 1Hz sẽ xuất hiện trong một vài lần va chạm cộng hưởng. Cũng cho rằng đó là gần một qtr dài một dặm (theo Brian Drumond) giải quyết tranh luận cho tôi.

OK có lẽ dơi có thể làm phiền một xtal 32k?

Ngoài ra còn có vấn đề với trôi dạt, do vấn đề môi trường. Từ wiki:

Đặc tính tần số của tinh thể phụ thuộc vào hình dạng hoặc 'vết cắt' của tinh thể. Một tinh thể ngã ba điều chỉnh thường được cắt sao cho tần số của nó theo nhiệt độ là một đường cong parabol tập trung vào khoảng 25 ° C. Điều này có nghĩa là bộ tạo dao động tinh thể ngã ba điều chỉnh sẽ cộng hưởng gần với tần số mục tiêu của nó ở nhiệt độ phòng, nhưng sẽ chậm lại khi nhiệt độ tăng hoặc giảm so với nhiệt độ phòng. Một hệ số parabol phổ biến cho tinh thể ngã ba điều chỉnh 32 kHz là .04 0,04 ppm / ° C².

Trong một ứng dụng thực tế, điều này có nghĩa là một chiếc đồng hồ được chế tạo bằng tinh thể ngã ba điều chỉnh 32 kHz thông thường sẽ giữ thời gian tốt ở nhiệt độ phòng, mất 2 phút mỗi năm ở nhiệt độ phòng 10 độ C (hoặc dưới) và mất 8 phút mỗi năm Nhiệt độ phòng cao hơn 20 độ C (hoặc dưới) do tinh thể thạch anh.

Về mặt thực tế, tinh thể 1Hz sẽ có nghĩa là sự thay đổi nhiệt độ nhỏ nhất sẽ khiến đồng hồ nhanh hoặc chậm vài phút mỗi ngày, thay vì nano giây. Trong một năm, điều đó sẽ làm cho nó trở thành một trong những đồng hồ không chính xác nhất từng có, mà không cần điều chỉnh hàng ngày.

Và đó chỉ là nhiệt độ. Áp lực (Và độ cao), Độ ẩm và độ rung cũng phát huy tác dụng. Vì vậy, trừ khi tinh thể ở trong một môi trường hoàn toàn được kiểm soát, nó chỉ đơn giản là không thực tế đối với việc sử dụng thời gian hàng ngày thông thường.

Có bộ dao động 1Hz, chỉ có chúng được tạo bằng công nghệ MEMS (tạm biệt thạch anh).

http://www.sitime.com/products/32-khz-oscillators/sit1544