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尺寸越來越小,功能越來越多的趨勢繼續(xù)主導(dǎo)著移動(dòng)電子市場.隨著原始設(shè)備制造商和晶振制造商開發(fā)功能豐富的小型設(shè)備,他們必須在緊張的電力預(yù)算內(nèi)設(shè)計(jì)產(chǎn)品.此外,移動(dòng)產(chǎn)品是在成本競爭環(huán)境中開發(fā)的,上市時(shí)間至關(guān)重要.
改進(jìn)形式和功能取決于能夠以合適的價(jià)格提供更小尺寸,更多功能和更高性能的組件.沒有跡象表明這些趨勢會(huì)放緩,但傳統(tǒng)石英晶振計(jì)時(shí)元件正達(dá)到尺寸減小,性能改善和成本降低的極限.隨著消費(fèi)產(chǎn)品功能越來越豐富,它們需要新的計(jì)時(shí)解決方案.
表1:智能手機(jī)和平板電腦中定時(shí)組件的使用示例
全硅微機(jī)電系統(tǒng)時(shí)序
移動(dòng)設(shè)備制造商不再需要依靠不靈活的石英設(shè)備在其產(chǎn)品中提供計(jì)時(shí)或參考時(shí)鐘.最新的計(jì)時(shí)創(chuàng)新基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù),這給移動(dòng)消費(fèi)電子產(chǎn)品帶來了顯著優(yōu)勢.與傳統(tǒng)的32.768K晶體相比,這些硅微機(jī)電系統(tǒng)時(shí)序解決方案為移動(dòng)應(yīng)用提供了多種優(yōu)勢.
●尺寸更小–尺寸減少高達(dá)85%
●電池續(xù)航時(shí)間更長,功耗更低,最高可降低50%
●提高抗沖擊和抗振動(dòng)能力,延長使用壽命,提高30倍
●卓越的穩(wěn)定性–比工業(yè)溫度高2倍的穩(wěn)定性
●組件數(shù)量減少–1個(gè)芯片,相比之下石英XTALs需要3個(gè)組件
可編程晶振改善移動(dòng)系統(tǒng)
典型的智能手機(jī)或平板電腦設(shè)計(jì),取決于應(yīng)用處理器,分區(qū)和它支持的其他功能,可以包含多個(gè)計(jì)時(shí)設(shè)備,包括一個(gè)或多個(gè)32千赫XTALs.
圖1:智能手機(jī)框圖 圖2:平板電腦框圖
在智能移動(dòng)系統(tǒng)中,32.768KXTALs可以用SiT15xx32千赫微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器(見表2)代替,以減小尺寸和功耗.低功耗SiT1602或SiT8008(見表3)等微機(jī)電振蕩器可以提供兆赫基準(zhǔn)時(shí)鐘,以提高性能.這些微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器具有低功耗和額外的省電特性,并且極其堅(jiān)固,無鉛,符合RoHS和REACH標(biāo)準(zhǔn).
表2:超低功耗1赫茲至32千赫茲微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器(SiT15xx)
表3:低功率兆赫微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器(SiT1602/SiT8008)
使用32千赫微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器減小尺寸
典型的微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器是全硅器件,包括堆疊在高性能模擬有源晶振集成電路頂部的微機(jī)電系統(tǒng)諧振器管芯.微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器采用標(biāo)準(zhǔn)低成本SMD晶振塑料封裝,封裝尺寸小至2.0x1.2毫米,非常適合需要XTAL封裝兼容性的應(yīng)用.為了滿足更小移動(dòng)設(shè)備的需求,SiT15xx微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器也提供1.5x0.8x0.55H毫米CSPs(芯片級(jí)封裝).石英供應(yīng)商不能提供芯片級(jí)封裝.
圖3:最小的32千赫器件(1.5x0.8x0.55H毫米CSP)
SiT15xx32千赫系列是空間至關(guān)重要的移動(dòng)應(yīng)用中替代傳統(tǒng)石英晶體的理想選擇.與普通的2.0x1.2毫米SMDXTAL封裝相比,SiT15xxCSP解決方案減少了多達(dá)85%的占用空間.與XTAL不同,SiT15xx系列具有獨(dú)特的輸出,可直接驅(qū)動(dòng)至芯片組的XTAL-IN引腳.不再需要傳統(tǒng)石英晶體諧振器所需的外部元件(見圖4和5).除了消除外部輸出負(fù)載電容外,SiT15xx器件還具有特殊的電源濾波功能,因此無需外部Vdd旁路去耦電容.這一特性進(jìn)一步簡化了設(shè)計(jì),并使占地面積盡可能小.內(nèi)部電源濾波旨在抑制最高50mVpp至5MHz的噪聲.
薄型(0.55毫米高)微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器輸出為設(shè)計(jì)人員提供了額外的元件放置靈活性.因?yàn)?b>振蕩器可以通過走線驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號(hào),所以不需要將其放置在芯片組附近,從而使電路板設(shè)計(jì)人員能夠進(jìn)一步優(yōu)化電路板布局和空間.
圖4:石英需要三個(gè)器件XTAL計(jì)時(shí)總占地面積為7.98毫米(2012DFN+2ea0201cap) 圖5:微機(jī)電系統(tǒng)單芯片占地面積為1.2毫米(1508CSP),電路板面積減少85%
使用32千赫微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器降低功耗
SiT15xx32千赫系列具有超低功耗輸出,僅消耗納米電流,并具有獨(dú)特的省電特性,可延長電池壽命.
●最低功耗32千赫振蕩器,內(nèi)核電源電流為750納(典型值)
●工作電壓低至1.2V,支持硬幣電池或超級(jí)電池備份
●可編程頻率低至1赫茲,以省電
●NanoDrive輸出減少擺幅,功耗比全擺幅LVCMOS低40%
SiT15xx器件的頻率可編程為1赫茲至32.768千赫茲,功率為2.降低頻率會(huì)顯著降低輸出負(fù)載電流.例如,將頻率從32.768千赫降低到10千赫可將負(fù)載電流提高70%.同樣,將輸出頻率從32.768K千赫降低到1赫,負(fù)載電流降低了99%以上.
SiT15xx系列采用較低頻率選項(xiàng),支持新的電池供電架構(gòu),非常適合低頻基準(zhǔn)時(shí)鐘始終運(yùn)行的器件.目標(biāo)應(yīng)用包括每秒脈沖計(jì)時(shí),電源管理監(jiān)控和計(jì)時(shí).
圖6:獨(dú)特的納米驅(qū)動(dòng)輸出擺幅可編程至200毫伏,以最大限度地降低功耗
SiT15xx器件還具有納米驅(qū)動(dòng)器,這是一種獨(dú)特的可編程輸出擺幅,如圖6所示.該可編程輸出級(jí)針對(duì)低電壓擺幅進(jìn)行了優(yōu)化,以最小化功耗并保持與下游振蕩器輸入的兼容性.輸出擺幅可從全擺幅編程至200毫伏,以匹配芯片組并顯著降低功耗.
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