【導讀】電子計最基本的組件就是實時時鐘和微控制器。然而定時準確度向來不在工程師的考慮范圍之內，這些組件想的可有可無。要想實現耗電量低，占用電路板空間不大，必須要求支持電壓，易于配置，具低靜態電流的應用。本文就詳解了無代碼調節的電子喚醒定時器的設計實例。
一談到電子計時，通常首先進入腦海的組件是實時時鐘(RTC)或微控制器。不過，對于定時準確度不在設計師優先考慮之列的應用而言，這類組件也許不合適。此外，這類解決方案耗電量往往相對較大、需要編碼以及可能會占用大量電路板空間，尤其在需要額外的邏輯電路時。另一方面，這類應用也許需要一個支持高壓、具低靜態電流和易于配置的解決方案。這正是凌力爾特公司LTC2956發揮作用的地方，某些“周期性”應用需要同時控制時間和供電，LTC2956則是一款專門為這種情況優化電路性能而設計的集成電路。
LTC2956簡介
LTC2956是一款具按鈕控制、高度可配置的微功率喚醒定時器。該器件控制執行周期性任務系統的供電，例如以延時拍攝方法拍照的任務。完成任務以后，LTC2956 斷開系統以降低功耗。LTC2956可配置為無限次重復這種接通 / 斷開周期，或者配置為僅接通 / 斷開系統一次。
圖1顯示在一個典型應用中，LTC2956是怎樣與其他部分連接的，圖中LTC2956控制由一個 LDO調節的系統電源，同時還與微處理器通信。電源來自主電源軌，在圖中所示情況下是電池，當LDO斷開時，電源僅吸取800nA，而在LDO接通時，吸取3μA。輸入電源可以低至 1.5V至高達36V，這非常適合單節和多節電池應用。
LTC2956 的所有可調定時參數都是用外部電阻器或電容器設定的。連接至PERIOD和 RANGE引腳的電阻器允許用戶設定喚醒定時器周期，范圍為250ms至39天。在攝影應用中，定時曝光控制計可設定為每隔250ms快速連續拍照，或每39天拍照一次。連接至LONG 引腳的電阻器允許用戶設定，一個可選按鈕必須按下多長時間，才能使喚醒定時器停機；這個功能非常適合具備以下特點的應用：系統也許需要按照命令偶爾加電或斷電。同一個 LONG引腳也可用來在喚醒定時器運行或停止運行時，選擇LTC2956加電時的行為方式。最后，ONMAX引腳上的電容器限制系統可以接通多長時間，通過防止任一系統永遠錯誤地保持在接通狀態，起到了自動防止故障的作用。
LTC2956具備無代碼可調性，因此無論在制造商或消費者層面，產品的接通 / 斷開定時都能夠非常容易地調節。例如，某個制造商可以設計一個產品系列，其中每個產品的定時參數都不同，通過簡單地復制和粘貼LTC2956設計，為每個產品選定不同的電阻器值，就可以完成這樣一個產品系列的設計。相比之下，制造商還可以僅生產一種產品，而將這種可調性傳遞給消費者，通過在電路板上安排所有不同的電阻器組合，將通過跨接線和開關來配置最終產品的工作留給消費者。無論制造商選擇了哪種方式，都不需要編程。
了解LTC2956
LTC2956的好處非常明顯，低壓和高壓系統的接通 / 斷開定時可以非常容易地調節，能耗總是最低的。不過，在利用這些好處之前，潛在用戶需要了解LTC2956是否能夠真正達到產品的所有功能要求。也就是，LTC2956提供哪些工作模式? 有哪些握手信號可用?了解這些問題的答案，有助于決定LTC2956最終能否納入下一個設計中。
圖2顯示了LTC2956的簡化狀態圖，其中IC可以配置為自動加電進入運行(RUN) 模式 (喚醒定時器運行) 或停機 (SHUTDOWN) 模式 (喚醒定時器停止運行)。如果 LONG 引腳電壓高于 VCC/2，那么 LTC2956 加電進入運行模式，并在喚醒 (Awake) 和休眠 (Sleep) 狀態之間循環。在喚醒狀態時，EN 引腳被拉高以接通系統，且自動防止故障的 ONMAX 定時器啟動。只有任務已完成 (且微處理器將 /SLEEP 輸入引腳拉低)，或者只有 ONMAX 定時器到期，才退出喚醒狀態。在休眠狀態，EN 引腳被拉低以關斷系統，只有喚醒定時器到期，或者只有系統由于按鈕短按或微處理器將 /SLEEP 拉高而被強制接通，LTC2956 才退出休眠狀態。只要檢測到按鈕長按，LTC2956 就退出任何狀態，進入停機模式。
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如果 LONG 引腳電壓低于 VCC/2，那么 LTC2956 就加電進入停機模式，在這種模式時，除處于非常低功率模式的 LTC2956 以外，所有系統組件都斷電以降低能耗。對于煙霧報警器等付運時已安裝了電池的產品而言，這種模式尤其有用。處于這種模式時，需要短按按鈕才能接通系統，啟動喚醒定時器進入運行模式。無論何時，只要 LTC2956 從停機模式進入運行模式，/ONALERT 輸入引腳就被拉低，以通知系統執行加電初始化例程。類似地，無論何時，只要 LTC2956 從運行模式進入停機模式，/OFFALERT 輸出引腳就被拉低，以在停機之前向系統發出警報，或連接至一個 LED，以可視方式指示系統接通 / 斷開狀態。
LTC2956與被動式和主動式系統均兼容。在被動式系統中，可能沒有微控制器或FPGA可用來管理LTC2956的/SLEEP引腳，因此可調ONMAX定時器決定喚醒時長，這個喚醒時長顯然應該設定為比系統完成其周期性任務所花的最長預期時間要長。圖3a顯示了一個采用 LTC2956被動式系統的定時圖。當到達可調喚醒時刻(tPERIOD) 時，LTC2956進入喚醒狀態，并將EN輸出拉高以接通系統；此外，喚醒定時器重新啟動，且ONMAX定時器(tONMAX) 開始運行。一旦ONMAX定時器到期，LTC2956就重新進入休眠狀態，并將EN輸出拉低。
在主動式系統中，有微控制器或FPGA，系統可以切換LTC2956的/SLEEP引腳，以在完成其周期性任務后，立即終止喚醒狀態。這使喚醒時長保持最短，降低了功耗。圖3b顯示了一個采用 LTC2956 的主動式系統的定時圖。當到達喚醒時刻時，LTC2956-1 進入喚醒狀態，并將 EN 輸出拉高，以接通系統；此外，喚醒定時器重新啟動，ONMAX 定時器開始運行。當系統完成其周期性任務時，一旦微控制器或 FPGA向 /SLEEP 引腳發出脈沖信號，LTC2956 就重新進入休眠狀態。
也許辨別LTC2956是處于停機模式 (喚醒定時器停止運行) 還是休眠狀態 (喚醒定時器運行) 并不容易，因為在這兩種模式時，系統都關斷 (EN 輸出被拉低)，LTC2956消耗不到1μA的電源電流。為了確保喚醒定時器處于運行模式而不是停機模式，用戶可以短按按鈕一次，以強制EN輸出為高，同時如果LTC2956當下處于停機模式，也強制其進入運行模式。此外，按動按鈕總是會使喚醒定時器重新啟動，這在手動同步喚醒時刻與外部事件時會很有用。換句話說，一旦外部事件發生，短按按鈕就會接通系統，而下一次接通則在其后的tPERIOD起始時刻。
回到我們舉過的攝影定時曝光控制計的例子，圖4顯示了LTC2956怎樣應用到這類應用中。這里采取被動式模式，因此通過將/SLEEP引腳連接至地來禁止該引腳，而ONMAX引腳上的10nF電容器將定時曝光控制計的最長接通時間設定為133ms，對于拍攝一幅照片，這個時間足夠充裕了。同時，不同電阻值的電阻器在RANGE引腳上并聯，每個電阻器都對應于一個定時曝光控制計在“喚醒”和進行下一次拍照之前必須“休眠”的時長。用戶可以轉動定時曝光控制計上的旋轉開關，以選擇想要的周期，并按下按鈕開關 (該開關會提供 ±25kV ESD保護)，以接通/斷開定時曝光控制計。
結語
LTC2956是一款電子喚醒定時器，可滿足需要延遲或周期性喚醒的多種應用之需求。當在休眠狀態倒計時的時候，電流消耗最大限度減小至僅為 800nA，而當定時器根本不運行時，進一步減小至300nA。因為所有定時調節都是通過外部電容器和電阻器進行的，所以無需編碼。堅固的按鈕接口允許用戶旁路定時器，并按照命令接通或關斷系統。4個I/O 信號可用來在主動式系統中連接微處理器或FPGA，而可調ONMAX定時器還可用來實現被動式系統 (或者作為自動防止故障機制實現主動式系統)。LTC2956采用12引線3mm x 3mm QFN和MSOP封裝，是一款關注空間利用的IC，簡化并優化了具特殊定時要求的設計。
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