In der Elektronik mit geringem Stromverbrauch sind Timing-Quellen ein impliziter Faktor für die Batterielebensdauer, Zuverlässigkeit und Leistung. Quarzkristalle waren jahrzehntelang das Standard-Zeitelement in der Elektronik, bis es Oszillatoren für mikrobearbeitete elektromechanische Systeme (MEMS) auf Siliziumbasis gab.
Die Wahl von MEMS-Oszillatoren ist einer der einflussreichsten Schritte bei der Entwicklung von Anwendungen, von tragbaren Geräten und IoT-Sensoren bis hin zu industriellen und digitalen Hochgeschwindigkeitssystemen. Dieser Kristall ist auf einem Siliziumwafer geätzt und vibriert mit einer genauen Frequenz, um ein stabiles digitales Zeitsignal zu liefern.
Quarzkristalle werden seit den 1930er Jahren verwendet und basieren auf der piezoelektrischen Eigenschaft der angelegten Spannung, um mit einer genauen Frequenz zu schwingen. Die natürliche Stabilität von Quarzkristallen gewährleistet ein langes und zuverlässiges Timing von Geräten wie Mikrocontrollern und Radios.
Allerdings sind Quarzkristalle relativ spröde und arbeiten mit einer bestimmten Frequenz, was bei Designiterationen und Frequenzanpassungen zu Problemen führt. Darüber hinaus stabilisieren sich Quarzkristalle nur wenige Millisekunden nach dem Einschalten, was sie für Geräte mit geringem Stromverbrauch und häufigen Schlafzyklen ungeeignet macht.
Elektronische Alternativen wie RC- und LC-Oszillatoren können Taktsignale von elektronischen Komponenten erzeugen, können jedoch aufgrund von Temperatur, Spannung oder Alterung zu Frequenzabweichungen führen.
MEMS-Oszillatoren kombinieren die mechanische Stabilität von Quarz mit Miniaturisierung, Schlagfestigkeit und Konfigurierbarkeit von Silizium. Daher ist dieser Oszillator ideal für Anwendungen, die einen geringen Stromverbrauch, Robustheit oder begrenzten Platz erfordern. Der Oszillator wacht mit einer Geschwindigkeit von Mikrosekunden auf, behält seine Stabilität und einen geringen Stromverbrauch bei Temperaturänderungen bei, was zu einer längeren Betriebszeit, kleineren Batterien und einem kompakteren, robusteren Design führt.
Seismische, programmierbare Optionen
Abracan bietet eine Reihe von Timing- und Frequenzsteuerungsgeräten an, darunter den MEMS-Oszillator der AMMLP-Serie, für eine hochpräzise Frequenzsteuerung in einem ultrakompakten Gehäuse mit geringem Stromverbrauch (Abbildung 1). Im Vergleich zu herkömmlichem Quarz zeichnen sich AMMLP-Geräte durch Schlagfestigkeit, extrem kleine Größe und Programmierbarkeit usw. aus und erfüllen vollständig die Designfrequenz- und Verpackungsanforderungen der Ingenieure.
Abbildung 1: Die MEMS-Oszillatoren der AMMLP-Serie von Abracan verfügen über ein branchenübliches Gehäuse und einen großen Frequenzauswahlbereich. Bildquelle: Abracan)
Von einer neuen Generation von Fitness-Trackern bis hin zu autonomen UAVs bietet der AMMLP-Oszillator präzises Timing mit geringem Stromverbrauch für moderne Anwendungen. AMMLP-Geräte reichen von 2,3 MHz bis 170 MHz und sind in einem breiten Spektrum an Genauigkeit, geringem Stromverbrauch und Flexibilität erhältlich. Diese Geräte unterstützen vier Versorgungsspannungen: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V oder 2,25 V bis 3,6 V kontinuierlich.
Was den Stromverbrauch betrifft, ist der AMMLP-Oszillator auf Energieeinsparung ausgelegt, typischerweise mit einem Stromverbrauch von etwa 6,5 mA, und viele Modelle verfügen auch über einen Standby- oder Output-Enable-Modus, um in einen Ruhezustand zu wechseln, wenn das Gerät energieeffizient ist. Mit branchenüblichen Gehäusegrößen von 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm und 7,0 x 5,0 mm ermöglicht der Oszillator eine einfache eingebettete Integration selbst in das kompakteste Design.
Stabilität der Frequenz
Das Abracan-Gerät ist werkseitig für praktisch jede Frequenz in seinem Bereich programmierbar. Es kann ein großer Temperaturbereich von ± 20 ppm bis ± 50 ppm gewählt werden, und diese strenge Frequenzstabilität sorgt für Zeitkonsistenz für tragbare Industrie- oder Verbraucheranwendungen.
AMMLPAALJS-24.000T ist ein 2,0 x 1,6 mm großer MEMS-Oszillator, der Platz auf der Leiterplatte spart und gleichzeitig eine hochgenaue 24-MHz-ZF mit geringem Stromverbrauch bietet. Dieser Oszillator liefert stabile Taktsignale für Mikrocontroller, Hochfrequenz- und andere digitale Schaltkreise mit einer Versorgungsspannung von 2,25 V bis 3,63 V, einem maximalen Betriebsstrom von 7,5 mA und einem Standby-Strom von nur 1,8 µA und ist somit ideal für batteriebetriebene Geräte.
AMMLPDALJS-25.0000T ist mit 2,5 x 2,0 mm etwas größer und arbeitet mit 25 MHz, was normalerweise für Ethernet, USB und einige drahtlose Funkgeräte verwendet wird. Der typische Standby-Strom dieses Geräts beträgt nur 1 µA und es verfügt außerdem über eine flexible Betriebsspannung von 2,25 V bis 3,63 V, was einen effizienten Betrieb in tragbaren oder industriellen Designs gewährleistet.
MHz AMMLPDDLJS-50.0000T verwendet ein 2,5 x 2,0 mm großes Gehäuse, 1 µA Standby-Strom, unterstützt eine 1,8-V-Stromversorgung und arbeitet mit bis zu 7,5 mA. Der kompakte Oszillator mit geringem Stromverbrauch ist ideal für anspruchsvolle Platz- und Energieeffizienzanforderungen.
Alle drei Geräte verfügen über eine Frequenzstabilität von ± 20 ppm und einen CMOS-Ausgang, um das Anwendungsdesign zu vereinfachen.