使用32.768KHz MEMS振蕩器降低功耗提高精度
來(lái)源：http://www.element79mechanical.com 作者：億金電子 2019年07月17
使用32.768KHz MEMS振蕩器降低功耗
SiT15xx 32.768KHz系列具有超低功耗輸出,僅消耗納安的電流和電流具有獨(dú)特的省電功能,可延長(zhǎng)電池壽命.
•最低功耗32.768K振蕩器,750nA內(nèi)核電源電流(典型值)
•低至1.2V的操作,支持幣形電池或超級(jí)電池備用電池
•可編程頻率低至1Hz以節(jié)省功耗
•與全擺幅LVCMOS相比,NanoDrive™輸出可減少擺幅,功耗降低40％
SiT15xx器件的頻率可編程為1Hz至32.768kHz,功率為2.減少頻率顯著降低了輸出負(fù)載電流(C*V*F).例如,降低頻率從32.768kHz到10kHz,可將負(fù)載電流提高70％.同樣,降低輸出頻率32.768kHz低至1Hz可將負(fù)載電流降低99％以上.(參見(jiàn)第4-5頁(yè)的示例.)由于低頻諧振器的物理尺寸限制,石英XTAL無(wú)法提供頻率低于32.768kHz.
SiT15xx系列具有更低的頻率選項(xiàng),可實(shí)現(xiàn)新的電池供電架構(gòu)并且是低頻參考時(shí)鐘始終運(yùn)行的設(shè)備的理想選擇.目標(biāo)應(yīng)用包括每秒脈沖(PPS)計(jì)時(shí)和電源管理監(jiān)控和計(jì)時(shí).
圖6：獨(dú)特的NanoDrive™輸出擺幅可編程低至200mV,以最大限度地降低功耗
SiT15xx器件還具有NanoDrive,這是一種獨(dú)特的可編程輸出擺幅,如圖6所示可編程輸出級(jí)針對(duì)低壓擺幅進(jìn)行了優(yōu)化,以最大限度地降低功耗和維與下游振蕩器輸入兼容.輸出擺幅可以全速編程低至200mV,以匹配芯片組并顯著降低功耗.
使用32.768KHz MEMS振蕩器的可編程特性降低電流消耗
以下示例說(shuō)明了如何降低輸出擺幅和頻率沖擊電流消費(fèi).通過(guò)使用可編程N(yùn)anoDrive來(lái)實(shí)現(xiàn)最低的電流消耗減少輸出擺幅并將輸出頻率降至1Hz.這種組合幾乎可以消除輸出級(jí)的電流消耗和負(fù)載電流.
無(wú)負(fù)載電源電流-計(jì)算SiT15xx器件的空載功率,核心和輸出需要添加驅(qū)動(dòng)程序組件.由于輸出電壓擺幅可以編程減少擺幅在250mV和800mV之間,輸出驅(qū)動(dòng)電流可變.因此,空載運(yùn)行供電電流分為兩部分,核心和輸出驅(qū)動(dòng)器.下面的例子說(shuō)明了NanoDrive的功率優(yōu)勢(shì)降低了擺動(dòng)輸出.例如,過(guò)載不會(huì)改善晶振負(fù)載電流與LVCMOS(2.1V)擺動(dòng)相比,為20％.
方程式如下：總供電電流(空載)=Idd Core+Idd輸出級(jí)哪里,
•Idd Core=750nA
•Idd輸出級(jí)=(165nA/V)(Voutpp)
•對(duì)于NanoDrive減少擺幅,選擇輸出電壓擺幅或VOH/VOL
帶負(fù)載的總供電電流-要計(jì)算總供電電流,包括負(fù)載,請(qǐng)按照下面列出的等式.額外的負(fù)載電流來(lái)自負(fù)載電容和輸出的組合電壓和頻率(C*V*F).由于SiT15xx包括NanoDrive減少了擺動(dòng)輸出和a可選擇的輸出頻率低至1Hz,這兩個(gè)變量將顯著改善負(fù)載電流.
當(dāng)考慮負(fù)載電流時(shí),NanoDrive的好處確實(shí)變得很重要.力量是使用NanoDrive減少40％以上,如例4所示.減少輸出時(shí)鐘頻率顯著降低了負(fù)載電流,如例5所示.
總電流=Idd核心+Idd輸出驅(qū)動(dòng)器+負(fù)載電流哪里,
•IddCore=750nA
•Idd輸出級(jí)=(165nA/V)(Voutpp)
•Idd Load=CLoad*Vout*頻率•假設(shè)負(fù)載電容為10pF
使用32.768KHz MEMS振蕩器提高精度
衰老和頻率穩(wěn)定性的變化是導(dǎo)致時(shí)鐘不準(zhǔn)確的誤差源.頻率穩(wěn)定性是時(shí)鐘在電壓和溫度下的穩(wěn)定性.SiT15xx系列已經(jīng)過(guò)工廠校準(zhǔn)(修整)以確保頻率穩(wěn)定性在室溫下小于20PPM且小于100PPM可在-40℃至+85℃的整個(gè)溫度范圍內(nèi)工作.與具有經(jīng)典音叉的石英晶振晶體不同拋物線溫度曲線具有25℃的轉(zhuǎn)換點(diǎn),SiT15xx器件的溫度系數(shù)為溫度非常平坦.該系列的頻率穩(wěn)定性低于100PPM工作電壓在3.0V和4.3V之間,以及150PPM時(shí)的全工作溫度范圍低至2.7V的低壓工作頻率穩(wěn)定性.
老化定義了時(shí)鐘隨時(shí)間的頻率穩(wěn)定性,通常以1年為間隔進(jìn)行測(cè)量.衰老了SiT15xx器件在25℃時(shí)為±3PPM,而石英XTAL中為±5PPM.
使用32.768KHz MEMS振蕩器提高可靠性
移動(dòng)產(chǎn)品可能會(huì)受到惡劣環(huán)境的影響.MEMS振蕩器的性能優(yōu)于石英晶體器件在各種條件下,如機(jī)械沖擊和振動(dòng),EMI和極端溫度.同50,000克沖擊,70克振動(dòng)和2FIT可靠性,固有的耐用性和小的硅質(zhì)量與石英相比,MEMS諧振器使它們更加堅(jiān)固.
除了機(jī)械穩(wěn)健性和FIT可靠性之外,MEMS振蕩器還具有可靠的啟動(dòng)性能溫度.MEMS振蕩器將正確匹配的諧振器和維持電路結(jié)合在一起相同的封裝,消除了石英晶體常見(jiàn)的啟動(dòng)問(wèn)題.
摘要
移動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和制造商需要能夠?qū)崿F(xiàn)快速創(chuàng)新的新解決方MEMS定時(shí)技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)迅速超越并超越了石英定時(shí).基于MEMS振蕩器現(xiàn)在可提供領(lǐng)先移動(dòng)設(shè)備所需的尺寸,性能和功能.
•通過(guò)超小型定時(shí)解決方案實(shí)現(xiàn)更小更薄的設(shè)計(jì)
•具有低功率振蕩器和獨(dú)特的省電功能,可延長(zhǎng)電池壽命
•更高的可靠性和抗沖擊和振動(dòng)性
•更高的性能,更好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性
SiT15xx 32.768KHz系列具有超低功耗輸出,僅消耗納安的電流和電流具有獨(dú)特的省電功能,可延長(zhǎng)電池壽命.
•最低功耗32.768K振蕩器,750nA內(nèi)核電源電流(典型值)
•低至1.2V的操作,支持幣形電池或超級(jí)電池備用電池
•可編程頻率低至1Hz以節(jié)省功耗
•與全擺幅LVCMOS相比,NanoDrive™輸出可減少擺幅,功耗降低40％
SiT15xx器件的頻率可編程為1Hz至32.768kHz,功率為2.減少頻率顯著降低了輸出負(fù)載電流(C*V*F).例如,降低頻率從32.768kHz到10kHz,可將負(fù)載電流提高70％.同樣,降低輸出頻率32.768kHz低至1Hz可將負(fù)載電流降低99％以上.(參見(jiàn)第4-5頁(yè)的示例.)由于低頻諧振器的物理尺寸限制,石英XTAL無(wú)法提供頻率低于32.768kHz.
SiT15xx系列具有更低的頻率選項(xiàng),可實(shí)現(xiàn)新的電池供電架構(gòu)并且是低頻參考時(shí)鐘始終運(yùn)行的設(shè)備的理想選擇.目標(biāo)應(yīng)用包括每秒脈沖(PPS)計(jì)時(shí)和電源管理監(jiān)控和計(jì)時(shí).
圖6：獨(dú)特的NanoDrive™輸出擺幅可編程低至200mV,以最大限度地降低功耗
使用32.768KHz MEMS振蕩器的可編程特性降低電流消耗
以下示例說(shuō)明了如何降低輸出擺幅和頻率沖擊電流消費(fèi).通過(guò)使用可編程N(yùn)anoDrive來(lái)實(shí)現(xiàn)最低的電流消耗減少輸出擺幅并將輸出頻率降至1Hz.這種組合幾乎可以消除輸出級(jí)的電流消耗和負(fù)載電流.
無(wú)負(fù)載電源電流-計(jì)算SiT15xx器件的空載功率,核心和輸出需要添加驅(qū)動(dòng)程序組件.由于輸出電壓擺幅可以編程減少擺幅在250mV和800mV之間,輸出驅(qū)動(dòng)電流可變.因此,空載運(yùn)行供電電流分為兩部分,核心和輸出驅(qū)動(dòng)器.下面的例子說(shuō)明了NanoDrive的功率優(yōu)勢(shì)降低了擺動(dòng)輸出.例如,過(guò)載不會(huì)改善晶振負(fù)載電流與LVCMOS(2.1V)擺動(dòng)相比,為20％.
方程式如下：總供電電流(空載)=Idd Core+Idd輸出級(jí)哪里,
•Idd Core=750nA
•Idd輸出級(jí)=(165nA/V)(Voutpp)
•對(duì)于NanoDrive減少擺幅,選擇輸出電壓擺幅或VOH/VOL
帶負(fù)載的總供電電流-要計(jì)算總供電電流,包括負(fù)載,請(qǐng)按照下面列出的等式.額外的負(fù)載電流來(lái)自負(fù)載電容和輸出的組合電壓和頻率(C*V*F).由于SiT15xx包括NanoDrive減少了擺動(dòng)輸出和a可選擇的輸出頻率低至1Hz,這兩個(gè)變量將顯著改善負(fù)載電流.
當(dāng)考慮負(fù)載電流時(shí),NanoDrive的好處確實(shí)變得很重要.力量是使用NanoDrive減少40％以上,如例4所示.減少輸出時(shí)鐘頻率顯著降低了負(fù)載電流,如例5所示.
總電流=Idd核心+Idd輸出驅(qū)動(dòng)器+負(fù)載電流哪里,
•IddCore=750nA
•Idd輸出級(jí)=(165nA/V)(Voutpp)
•Idd Load=CLoad*Vout*頻率•假設(shè)負(fù)載電容為10pF
使用32.768KHz MEMS振蕩器提高精度
衰老和頻率穩(wěn)定性的變化是導(dǎo)致時(shí)鐘不準(zhǔn)確的誤差源.頻率穩(wěn)定性是時(shí)鐘在電壓和溫度下的穩(wěn)定性.SiT15xx系列已經(jīng)過(guò)工廠校準(zhǔn)(修整)以確保頻率穩(wěn)定性在室溫下小于20PPM且小于100PPM可在-40℃至+85℃的整個(gè)溫度范圍內(nèi)工作.與具有經(jīng)典音叉的石英晶振晶體不同拋物線溫度曲線具有25℃的轉(zhuǎn)換點(diǎn),SiT15xx器件的溫度系數(shù)為溫度非常平坦.該系列的頻率穩(wěn)定性低于100PPM工作電壓在3.0V和4.3V之間,以及150PPM時(shí)的全工作溫度范圍低至2.7V的低壓工作頻率穩(wěn)定性.
老化定義了時(shí)鐘隨時(shí)間的頻率穩(wěn)定性,通常以1年為間隔進(jìn)行測(cè)量.衰老了SiT15xx器件在25℃時(shí)為±3PPM,而石英XTAL中為±5PPM.
使用32.768KHz MEMS振蕩器提高可靠性
移動(dòng)產(chǎn)品可能會(huì)受到惡劣環(huán)境的影響.MEMS振蕩器的性能優(yōu)于石英晶體器件在各種條件下,如機(jī)械沖擊和振動(dòng),EMI和極端溫度.同50,000克沖擊,70克振動(dòng)和2FIT可靠性,固有的耐用性和小的硅質(zhì)量與石英相比,MEMS諧振器使它們更加堅(jiān)固.
除了機(jī)械穩(wěn)健性和FIT可靠性之外,MEMS振蕩器還具有可靠的啟動(dòng)性能溫度.MEMS振蕩器將正確匹配的諧振器和維持電路結(jié)合在一起相同的封裝,消除了石英晶體常見(jiàn)的啟動(dòng)問(wèn)題.
摘要
移動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和制造商需要能夠?qū)崿F(xiàn)快速創(chuàng)新的新解決方MEMS定時(shí)技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)迅速超越并超越了石英定時(shí).基于MEMS振蕩器現(xiàn)在可提供領(lǐng)先移動(dòng)設(shè)備所需的尺寸,性能和功能.
•通過(guò)超小型定時(shí)解決方案實(shí)現(xiàn)更小更薄的設(shè)計(jì)
•具有低功率振蕩器和獨(dú)特的省電功能,可延長(zhǎng)電池壽命
•更高的可靠性和抗沖擊和振動(dòng)性
•更高的性能,更好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性
表4：石英XTAL與SiT15xx MEMS振蕩器的總結(jié)比較
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MEMS振蕩器采用可編程平臺(tái)設(shè)計(jì),使其具有高度靈活性.此外為了實(shí)現(xiàn)下哦哦小型SMD晶振尺寸和性能優(yōu)勢(shì),MEMS時(shí)序提供了顯著的供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì).作為一部分無(wú)晶圓半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng),SiTime利用大規(guī)模半導(dǎo)體制造,封裝和測(cè)試基礎(chǔ)設(shè)施,可在極短的交付周期內(nèi)提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案.隨著移動(dòng)設(shè)備變得越來(lái)越復(fù)雜并且時(shí)序要求越來(lái)越高,SiTime的超小型基于MEMS的解決方案是智能移動(dòng)應(yīng)用的理想解決方案.
正在載入評(píng)論數(shù)據(jù)...
此文關(guān)鍵字： 32.768K MEMS振蕩器32.768K時(shí)鐘裝置
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