尺寸越来越小,功能越来越多的趋势继续主导着移动电子市场.随着原始设备制造商和晶振制造商开发功能丰富的小型设备,他们必须在紧张的电力预算内设计产品.此外,移动产品是在成本竞争环境中开发的,上市时间至关重要.
改进形式和功能取决于能够以合适的价格提供更小尺寸,更多功能和更高性能的组件.没有迹象表明这些趋势会放缓,但传统石英晶振计时元件正达到尺寸减小,性能改善和成本降低的极限.随着消费产品功能越来越丰富,它们需要新的计时解决方案.
表1:智能手机和平板电脑中定时组件的使用示例
全硅微机电系统时序
移动设备制造商不再需要依靠不灵活的石英设备在其产品中提供计时或参考时钟.最新的计时创新基于微机电系统技术,这给移动消费电子产品带来了显著优势.与传统的32.768K晶体相比,这些硅微机电系统时序解决方案为移动应用提供了多种优势.
●尺寸更小–尺寸减少高达85%
●电池续航时间更长,功耗更低,最高可降低50%
●提高抗冲击和抗振动能力,延长使用寿命,提高30倍
●卓越的稳定性–比工业温度高2倍的稳定性
●组件数量减少–1个芯片,相比之下石英XTALs需要3个组件
可编程晶振改善移动系统
典型的智能手机或平板电脑设计,取决于应用处理器,分区和它支持的其他功能,可以包含多个计时设备,包括一个或多个32千赫XTALs.
图1:智能手机框图 图2:平板电脑框图
在智能移动系统中,32.768KXTALs可以用SiT15xx32千赫微机电系统振荡器(见表2)代替,以减小尺寸和功耗.低功耗SiT1602或SiT8008(见表3)等微机电振荡器可以提供兆赫基准时钟,以提高性能.这些微机电系统振荡器具有低功耗和额外的省电特性,并且极其坚固,无铅,符合RoHS和REACH标准.
表2:超低功耗1赫兹至32千赫兹微机电系统振荡器(SiT15xx)
表3:低功率兆赫微机电系统振荡器(SiT1602/SiT8008)
使用32千赫微机电系统振荡器减小尺寸
典型的微机电系统振荡器是全硅器件,包括堆叠在高性能模拟有源晶振集成电路顶部的微机电系统谐振器管芯.微机电系统振荡器采用标准低成本SMD晶振塑料封装,封装尺寸小至2.0x1.2毫米,非常适合需要XTAL封装兼容性的应用.为了满足更小移动设备的需求,SiT15xx微机电系统振荡器也提供1.5x0.8x0.55H毫米CSPs(芯片级封装).石英供应商不能提供芯片级封装.
图3:最小的32千赫器件(1.5x0.8x0.55H毫米CSP)
SiT15xx32千赫系列是空间至关重要的移动应用中替代传统石英晶体的理想选择.与普通的2.0x1.2毫米SMDXTAL封装相比,SiT15xxCSP解决方案减少了多达85%的占用空间.与XTAL不同,SiT15xx系列具有独特的输出,可直接驱动至芯片组的XTAL-IN引脚.不再需要传统石英晶体谐振器所需的外部元件(见图4和5).除了消除外部输出负载电容外,SiT15xx器件还具有特殊的电源滤波功能,因此无需外部Vdd旁路去耦电容.这一特性进一步简化了设计,并使占地面积尽可能小.内部电源滤波旨在抑制最高50mVpp至5MHz的噪声.
薄型(0.55毫米高)微机电系统振荡器输出为设计人员提供了额外的元件放置灵活性.因为振荡器可以通过走线驱动时钟信号,所以不需要将其放置在芯片组附近,从而使电路板设计人员能够进一步优化电路板布局和空间.
图4:石英需要三个器件XTAL计时总占地面积为7.98毫米(2012DFN+2ea0201cap) 图5:微机电系统单芯片占地面积为1.2毫米(1508CSP),电路板面积减少85%
使用32千赫微机电系统振荡器降低功耗
SiT15xx32千赫系列具有超低功耗输出,仅消耗纳米电流,并具有独特的省电特性,可延长电池寿命.
●最低功耗32千赫振荡器,内核电源电流为750纳(典型值)
●工作电压低至1.2V,支持硬币电池或超级电池备份
●可编程频率低至1赫兹,以省电
●NanoDrive输出减少摆幅,功耗比全摆幅LVCMOS低40%
SiT15xx器件的频率可编程为1赫兹至32.768千赫兹,功率为2.降低频率会显著降低输出负载电流.例如,将频率从32.768千赫降低到10千赫可将负载电流提高70%.同样,将输出频率从32.768K千赫降低到1赫,负载电流降低了99%以上.
SiT15xx系列采用较低频率选项,支持新的电池供电架构,非常适合低频基准时钟始终运行的器件.目标应用包括每秒脉冲计时,电源管理监控和计时.
图6:独特的纳米驱动输出摆幅可编程至200毫伏,以最大限度地降低功耗
SiT15xx器件还具有纳米驱动器,这是一种独特的可编程输出摆幅,如图6所示.该可编程输出级针对低电压摆幅进行了优化,以最小化功耗并保持与下游振荡器输入的兼容性.输出摆幅可从全摆幅编程至200毫伏,以匹配芯片组并显著降低功耗.
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