使用32.768KHz MEMS振蕩器降低功耗提高精度
來源：http://www.jgqus.cn 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特的省電功能,可延長電池壽命.
•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.(參見第4-5頁的示例.)由于低頻諧振器的物理尺寸限制,石英XTAL無法提供頻率低于32.768kHz.
SiT15xx系列具有更低的頻率選項,可實現(xiàn)新的電池供電架構(gòu)并且是低頻參考時鐘始終運行的設(shè)備的理想選擇.目標(biāo)應(yīng)用包括每秒脈沖(PPS)計時和電源管理監(jiān)控和計時.
圖6：獨特的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,這是一種獨特的可編程輸出擺幅,如圖6所示可編程輸出級針對低壓擺幅進(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
以下示例說明了如何降低輸出擺幅和頻率沖擊電流消費.通過使用可編程NanoDrive來實現(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的電流消耗和負(fù)載電流.
無負(fù)載電源電流-計算SiT15xx器件的空載功率,核心和輸出需要添加驅(qū)動程序組件.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)動電流可變.因此,空載運行供電電流分為兩部分,核心和輸出驅(qū)動器.下面的例子說明了NanoDrive的功率優(yōu)勢降低了擺動輸出.例如,過載不會改善晶振負(fù)載電流與LVCMOS(2.1V)擺動相比,為20％.
方程式如下：總供電電流(空載)=Idd Core+Idd輸出級哪里,
•Idd Core=750nA
•Idd輸出級=(165nA/V)(Voutpp)
•對于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-要計算總供電電流,包括負(fù)載,請按照下面列出的等式.額外的負(fù)載電流來自負(fù)載電容和輸出的組合電壓和頻率(C*V*F).由于SiT15xx包括NanoDrive減少了擺動輸出和a可選擇的輸出頻率低至1Hz,這兩個變量將顯著改善負(fù)載電流.
當(dāng)考慮負(fù)載電流時,NanoDrive的好處確實變得很重要.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)動器+負(fù)載電流哪里,
•IddCore=750nA
•Idd輸出級=(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)致時鐘不準(zhǔn)確的誤差源.頻率穩(wěn)定性是時鐘在電壓和溫度下的穩(wěn)定性.SiT15xx系列已經(jīng)過工廠校準(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,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.
老化定義了時鐘隨時間的頻率穩(wěn)定性,通常以1年為間隔進(jìn)行測量.衰老了SiT15xx器件在25℃時為±3PPM,而石英XTAL中為±5PPM.
使用32.768KHz MEMS振蕩器提高可靠性
移動產(chǎn)品可能會受到惡劣環(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,EMI和極端溫度.同50,000克沖擊,70克振動和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的啟動問題.
摘要
移動產(chǎn)品設(shè)計師和制造商需要能夠?qū)崿F(xiàn)快速創(chuàng)新的新解決方MEMS定時技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)迅速超越并超越了石英定時.基于MEMS振蕩器現(xiàn)在可提供領(lǐng)先移動設(shè)備所需的尺寸,性能和功能.
•通過超小型定時解決方案實現(xiàn)更小更薄的設(shè)計
•具有低功率振蕩器和獨特的省電功能,可延長電池壽命
•更高的可靠性和抗沖擊和振動性
•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特的省電功能,可延長電池壽命.
•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.(參見第4-5頁的示例.)由于低頻諧振器的物理尺寸限制,石英XTAL無法提供頻率低于32.768kHz.
SiT15xx系列具有更低的頻率選項,可實現(xiàn)新的電池供電架構(gòu)并且是低頻參考時鐘始終運行的設(shè)備的理想選擇.目標(biāo)應(yīng)用包括每秒脈沖(PPS)計時和電源管理監(jiān)控和計時.
圖6：獨特的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
以下示例說明了如何降低輸出擺幅和頻率沖擊電流消費.通過使用可編程NanoDrive來實現(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的電流消耗和負(fù)載電流.
無負(fù)載電源電流-計算SiT15xx器件的空載功率,核心和輸出需要添加驅(qū)動程序組件.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)動電流可變.因此,空載運行供電電流分為兩部分,核心和輸出驅(qū)動器.下面的例子說明了NanoDrive的功率優(yōu)勢降低了擺動輸出.例如,過載不會改善晶振負(fù)載電流與LVCMOS(2.1V)擺動相比,為20％.
方程式如下：總供電電流(空載)=Idd Core+Idd輸出級哪里,
•Idd Core=750nA
•Idd輸出級=(165nA/V)(Voutpp)
•對于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-要計算總供電電流,包括負(fù)載,請按照下面列出的等式.額外的負(fù)載電流來自負(fù)載電容和輸出的組合電壓和頻率(C*V*F).由于SiT15xx包括NanoDrive減少了擺動輸出和a可選擇的輸出頻率低至1Hz,這兩個變量將顯著改善負(fù)載電流.
當(dāng)考慮負(fù)載電流時,NanoDrive的好處確實變得很重要.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)動器+負(fù)載電流哪里,
•IddCore=750nA
•Idd輸出級=(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)致時鐘不準(zhǔn)確的誤差源.頻率穩(wěn)定性是時鐘在電壓和溫度下的穩(wěn)定性.SiT15xx系列已經(jīng)過工廠校準(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,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.
老化定義了時鐘隨時間的頻率穩(wěn)定性,通常以1年為間隔進(jìn)行測量.衰老了SiT15xx器件在25℃時為±3PPM,而石英XTAL中為±5PPM.
使用32.768KHz MEMS振蕩器提高可靠性
移動產(chǎn)品可能會受到惡劣環(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,EMI和極端溫度.同50,000克沖擊,70克振動和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的啟動問題.
摘要
移動產(chǎn)品設(shè)計師和制造商需要能夠?qū)崿F(xiàn)快速創(chuàng)新的新解決方MEMS定時技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)迅速超越并超越了石英定時.基于MEMS振蕩器現(xiàn)在可提供領(lǐng)先移動設(shè)備所需的尺寸,性能和功能.
•通過超小型定時解決方案實現(xiàn)更小更薄的設(shè)計
•具有低功率振蕩器和獨特的省電功能,可延長電池壽命
•更高的可靠性和抗沖擊和振動性
•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設(shè)計,使其具有高度靈活性.此外為了實現(xiàn)下哦哦小型SMD晶振尺寸和性能優(yōu)勢,MEMS時序提供了顯著的供應(yīng)鏈優(yōu)勢.作為一部分無晶圓半導(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.隨著移動設(shè)備變得越來越復(fù)雜并且時序要求越來越高,SiTime的超小型基于MEMS的解決方案是智能移動應(yīng)用的理想解決方案.
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