In elektronica met laag vermogen zijn timingbronnen impliciet bepalend voor de levensduur, betrouwbaarheid en prestaties van de batterij. Decennia lang waren kwartskristallen het standaard timingelement in de elektronica, tot de komst van op silicium gebaseerde micromachined electromechanical system (MEMS)-oscillatoren.
De keuze voor MEMS-oscillatoren is een van de meest invloedrijke stappen bij het ontwerpen van toepassingen, van draagbare apparaten en IoT-sensoren tot industriële en snelle digitale systemen. Dit kristal is geëtst op een siliciumwafel en trilt met een nauwkeurige frequentie om een stabiel digitaal timingsignaal te leveren.
Kwartskristallen worden al sinds de jaren dertig gebruikt en zijn afhankelijk van de piëzo-elektrische eigenschap van de aangelegde spanning om met een nauwkeurige frequentie te trillen. De natuurlijke stabiliteit van kwartskristallen zorgt voor een lange en betrouwbare timing van apparaten zoals microcontrollers en radio's.
Kwartskristallen zijn echter relatief bros en werken op een bepaalde frequentie, wat problemen veroorzaakt tijdens ontwerpiteraties en frequentieaanpassing. Bovendien stabiliseren kwartskristallen slechts enkele milliseconden nadat ze zijn geactiveerd, waardoor ze ongeschikt zijn voor apparaten met een laag vermogen en frequente slaapcycli.
Elektronische alternatieven, zoals RC- en LC-oscillatoren, kunnen kloksignalen genereren van elektronische componenten, maar kunnen in frequentie afwijken als gevolg van temperatuur, spanning of veroudering.
MEMS-oscillatoren combineren de mechanische stabiliteit van kwarts met miniaturisatie, slagvastheid en configureerbaarheid van silicium. Daarom is deze oscillator ideaal voor toepassingen die een laag stroomverbruik, robuustheid of beperkte ruimte vereisen. De oscillator ontwaakt met een snelheid van microseconden, behoudt de stabiliteit en behoudt een laag stroomverbruik tijdens temperatuurveranderingen, wat resulteert in een langere bedrijfstijd, kleinere batterijen en een compacter, robuuster ontwerp.
Seismische, programmeerbare opties
Abracan biedt een reeks timing- en frequentieregelapparaten, waaronder de MEMS-oscillator uit de AMMLP-serie, voor uiterst nauwkeurige frequentieregeling in een ultracompact pakket met laag vermogen (Afbeelding 1). Vergeleken met traditioneel kwarts worden AMMLP-apparaten gekenmerkt door slagvastheid, ultraklein formaat en programmeerbaarheid, enz., die volledig voldoen aan de ontwerpfrequentie en verpakkingsvereisten van ingenieurs.
Afbeelding 1: MEMS-oscillatoren uit de AMMLP-serie van Abracan hebben een industriestandaard verpakking en een breed frequentieselectiebereik. Afbeeldingsbron: Abracan)
Van een nieuwe generatie fitnesstrackers tot autonome UAV's: de AMMLP-oscillator biedt nauwkeurige timing met laag vermogen voor moderne toepassingen. AMMLP-apparaten variëren van 2,3 MHz tot 170 MHz en zijn verkrijgbaar in een breed scala aan nauwkeurigheid, laag energieverbruik en flexibiliteit. Deze apparaten ondersteunen vier voedingsspanningen: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V of 2,25 V tot 3,6 V continu.
Vanuit het oogpunt van energieverbruik is de AMMLP-oscillator gebouwd voor energiebesparing, doorgaans met een stroomverbruik van ongeveer 6,5 mA, en veel modellen bevatten ook een Standby- of Output Enable-modus om in een slaapstand te gaan wanneer het apparaat energiezuinig is. Met industriestandaard verpakkingsformaten van 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm en 7,0 x 5,0 mm maakt de oscillator een eenvoudige ingebedde integratie mogelijk, zelfs in het meest compacte ontwerp.
Stabiliteit van frequentie
Het Abracan-apparaat is in de fabriek programmeerbaar voor vrijwel elke frequentie in zijn bereik. Er kan een breed temperatuurbereik van ± 20 ppm tot ± 50 ppm worden geselecteerd en een dergelijke stringente frequentiestabiliteit garandeert timingconsistentie voor draagbare industriële of consumententoepassingen.
AMMLPAALJS-24.000T is een MEMS-oscillator van 2,0 x 1,6 mm die PCB-ruimte bespaart en tegelijkertijd een hoge nauwkeurigheid en een laag vermogen van 24 MHz IF biedt. Deze oscillator levert stabiele kloksignalen voor microcontrollers, radiofrequentie- en andere digitale circuits met een voedingsspanning van 2,25 V tot 3,63 V, een maximale bedrijfsstroom van 7,5 mA en een stand-bystroom van slechts 1,8 µA, waardoor hij ideaal is voor apparaten die op batterijen werken.
AMMLPDALJS-25.0000T is iets groter, 2,5 x 2,0 mm en werkt op 25 MHz, wat normaal gesproken wordt gebruikt voor Ethernet, USB en sommige draadloze radio's. De typische stand-bystroom van dit apparaat is slechts 1 µA, en het heeft ook een flexibele bedrijfsspanning van 2,25 V tot 3,63 V, wat een efficiënte werking in draagbare of industriële ontwerpen garandeert.
MHz AMMLPDDLJS-50.0000T gebruikt een behuizing van 2,5 x 2,0 mm, 1 µA stand-by-voeding, ondersteunt een voeding van 1,8 V en werkt tot 7,5 mA. De compacte oscillator met laag energieverbruik is ideaal voor veeleisende ruimte- en energie-efficiëntie.
Alle drie de apparaten hebben een frequentiestabiliteit van ± 20 ppm en CMOS-uitvoer om het applicatieontwerp te vereenvoudigen.