W elektronice małej mocy źródła taktowania są ukrytym czynnikiem wpływającym na żywotność baterii, niezawodność i wydajność. Przez dziesięciolecia kryształy kwarcu były standardowym elementem taktującym w elektronice, aż do pojawienia się oscylatorów MEMS na bazie krzemu.
Wybór oscylatorów MEMS to jeden z najbardziej wpływowych etapów projektowania aplikacji, od urządzeń ubieralnych i czujników IoT po przemysłowe i szybkie systemy cyfrowe. Kryształ ten jest wytrawiony na płytce krzemowej i wibruje z dokładną częstotliwością, aby zapewnić stabilny cyfrowy sygnał taktowania.
Kryształy kwarcu są stosowane od lat trzydziestych XX wieku i opierają się na właściwościach piezoelektrycznych przyłożonego napięcia, aby wibrować z dokładną częstotliwością. Naturalna stabilność kryształów kwarcu zapewnia długie i niezawodne taktowanie urządzeń takich jak mikrokontrolery i radia.
Jednakże kryształy kwarcu są stosunkowo kruche i działają z określoną częstotliwością, co powoduje problemy podczas iteracji projektowych i dostosowywania częstotliwości. Ponadto kryształy kwarcu stabilizują się zaledwie kilka milisekund po zasileniu, co czyni je nieodpowiednimi dla urządzeń o niskim poborze mocy i częstych cyklach uśpienia.
Elektroniczne alternatywy, takie jak oscylatory RC i LC, mogą generować sygnały zegarowe z komponentów elektronicznych, ale mogą zmieniać częstotliwość ze względu na temperaturę, napięcie lub starzenie.
Oscylatory MEMS łączą mechaniczną stabilność kwarcu z miniaturyzacją, odpornością na uderzenia i konfigurowalnością krzemu. Dlatego ten oscylator jest idealny do zastosowań wymagających niskiego zużycia energii, wytrzymałej lub ograniczonej przestrzeni. Oscylator budzi się z szybkością mikrosekund, utrzymuje stabilność i niskie zużycie energii podczas zmian temperatury, co skutkuje dłuższym czasem pracy, mniejszymi bateriami i bardziej zwartą, wytrzymałą konstrukcją.
Sejsmiczne, programowalne opcje
Abracan oferuje szeroką gamę urządzeń do kontroli taktowania i częstotliwości, w tym oscylator MEMS serii AMMLP, zapewniający wysoką precyzję sterowania częstotliwością w ultrakompaktowym pakiecie o niskim poborze mocy (rysunek 1). W porównaniu z tradycyjnym kwarcem, urządzenia AMMLP charakteryzują się odpornością na uderzenia, bardzo małymi rozmiarami i programowalnością itp., całkowicie spełniając wymagania inżynierów dotyczące częstotliwości projektowania i pakowania.
Rysunek 1: Oscylatory MEMS serii Abracan AMMLP mają standardowe obudowy i szeroki zakres wyboru częstotliwości. Źródło obrazu: Abracan)
Od nowej generacji trackerów fitness po autonomiczne UAV, oscylator AMMLP zapewnia precyzyjny pomiar czasu przy niskim poborze mocy w nowoczesnych zastosowaniach. Urządzenia AMMLP mają częstotliwość od 2,3 MHz do 170 MHz i są dostępne w szerokim zakresie dokładności, niskiego zużycia energii i elastyczności. Urządzenia te obsługują cztery napięcia zasilania: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V lub 2,25 V do 3,6 V ciągłego.
Z punktu widzenia zużycia energii, oscylator AMMLP został zbudowany z myślą o oszczędzaniu energii, zwykle przy poborze prądu około 6,5 mA, a wiele modeli posiada również tryb gotowości lub włączenia wyjścia, aby przejść w stan uśpienia, gdy urządzenie jest energooszczędne. Dzięki standardowym rozmiarom obudowy wynoszącym 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm i 7,0 x 5,0 mm, oscylator umożliwia łatwą integrację nawet w najbardziej kompaktowych konstrukcjach.
Stabilność częstotliwości
Urządzenie Abracan jest fabrycznie programowalne dla praktycznie dowolnej częstotliwości w swoim zakresie. Można wybrać szeroki zakres temperatur od ± 20 ppm do ± 50 ppm, a tak rygorystyczna stabilność częstotliwości zapewnia spójność taktowania w przenośnych zastosowaniach przemysłowych lub konsumenckich.
AMMLPAALJS-24.000T to oscylator MEMS o wymiarach 2,0 x 1,6 mm, który oszczędza miejsce na płytce PCB, zapewniając jednocześnie wysoką dokładność i małą moc IF 24 MHz. Oscylator ten zapewnia stabilne sygnały zegara dla mikrokontrolerów, częstotliwości radiowej i innych obwodów cyfrowych przy napięciu zasilania od 2,25 V do 3,63 V, maksymalnym prądzie roboczym 7,5 mA i prądzie czuwania zaledwie 1,8 µA, co czyni go idealnym do urządzeń zasilanych bateryjnie.
AMMLPDALJS-25.0000T jest nieco większy, ma wymiary 2,5 x 2,0 mm i działa z częstotliwością 25 MHz, która jest zwykle używana w sieciach Ethernet, USB i niektórych urządzeniach bezprzewodowych. Typowy prąd czuwania tego urządzenia wynosi tylko 1 µA, a ponadto posiada elastyczne napięcie robocze od 2,25 V do 3,63 V, co zapewnia wydajną pracę w konstrukcjach przenośnych lub przemysłowych.
MHz AMMLPDDLJS-50.0000T wykorzystuje obudowę 2,5 x 2,0 mm, zasilanie 1 µA w trybie gotowości, obsługuje napięcie 1,8 V i działa do 7,5 mA. Kompaktowy oscylator o niskim zużyciu energii jest idealny do wymagających przestrzeni i wydajności energetycznej.
Wszystkie trzy urządzenia charakteryzują się stabilnością częstotliwości ± 20 ppm i wyjściem CMOS, co upraszcza projektowanie aplikacji.