尺寸越來越小,功能越來越多的趨勢繼續主導著移動電子市場.隨著原始設備制造商和晶振制造商開發功能豐富的小型設備,他們必須在緊張的電力預算內設計產品.此外,移動產品是在成本競爭環境中開發的,上市時間至關重要.

改進形式和功能取決于能夠以合適的價格提供更小尺寸,更多功能和更高性能的組件.沒有跡象表明這些趨勢會放緩,但傳統石英晶振計時元件正達到尺寸減小,性能改善和成本降低的極限.隨著消費產品功能越來越豐富,它們需要新的計時解決方案.

表1:智能手機和平板電腦中定時組件的使用示例

全硅微機電系統時序

移動設備制造商不再需要依靠不靈活的石英設備在其產品中提供計時或參考時鐘.最新的計時創新基于微機電系統技術,這給移動消費電子產品帶來了顯著優勢.與傳統的32.768K晶體相比,這些硅微機電系統時序解決方案為移動應用提供了多種優勢.

●尺寸更小–尺寸減少高達85%

●電池續航時間更長,功耗更低,最高可降低50%

●提高抗沖擊和抗振動能力,延長使用壽命,提高30倍

●卓越的穩定性–比工業溫度高2倍的穩定性

●組件數量減少–1個芯片,相比之下石英XTALs需要3個組件

可編程晶振改善移動系統

典型的智能手機或平板電腦設計,取決于應用處理器,分區和它支持的其他功能,可以包含多個計時設備,包括一個或多個32千赫XTALs.

圖1:智能手機框圖 圖2:平板電腦框圖

在智能移動系統中,32.768KXTALs可以用SiT15xx32千赫微機電系統振蕩器(見表2)代替,以減小尺寸和功耗.低功耗SiT1602或SiT8008(見表3)等微機電振蕩器可以提供兆赫基準時鐘,以提高性能.這些微機電系統振蕩器具有低功耗和額外的省電特性,并且極其堅固,無鉛,符合RoHS和REACH標準.

表2:超低功耗1赫茲至32千赫茲微機電系統振蕩器(SiT15xx)

表3:低功率兆赫微機電系統振蕩器(SiT1602/SiT8008)

使用32千赫微機電系統振蕩器減小尺寸

典型的微機電系統振蕩器是全硅器件,包括堆疊在高性能模擬有源晶振集成電路頂部的微機電系統諧振器管芯.微機電系統振蕩器采用標準低成本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封裝兼容性的應用.為了滿足更小移動設備的需求,SiT15xx微機電系統振蕩器也提供1.5x0.8x0.55H毫米CSPs(芯片級封裝).石英供應商不能提供芯片級封裝.

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重要的移動應用中替代傳統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85%的占用空間.與XTAL不同,SiT15xx系列具有獨特的輸出,可直接驅動至芯片組的XTAL-IN引腳.不再需要傳統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.這一特性進一步簡化了設計,并使占地面積盡可能小.內部電源濾波旨在抑制最高50mVpp至5MHz的噪聲.

薄型(0.55毫米高)微機電系統振蕩器輸出為設計人員提供了額外的元件放置靈活性.因為振蕩器可以通過走線驅動時鐘信號,所以不需要將其放置在芯片組附近,從而使電路板設計人員能夠進一步優化電路板布局和空間.

圖4:石英需要三個器件XTAL計時總占地面積為7.98毫米(2012DFN+2ea0201cap)圖5:微機電系統單芯片占地面積為1.2毫米(1508CSP),電路板面積減少85%

使用32千赫微機電系統振蕩器降低功耗

SiT15xx32千赫系列具有超低功耗輸出,僅消耗納米電流,并具有獨特的省電特性,可延長電池壽命.

●最低功耗32千赫振蕩器,內核電源電流為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.降低頻率會顯著降低輸出負載電流.例如,將頻率從32.768千赫降低到10千赫可將負載電流提高70%.同樣,將輸出頻率從32.768K千赫降低到1赫,負載電流降低了99%以上.

SiT15xx系列采用較低頻率選項,支持新的電池供電架構,非常適合低頻基準時鐘始終運行的器件.目標應用包括每秒脈沖計時,電源管理監控和計時.

圖6:獨特的納米驅動輸出擺幅可編程至200毫伏,以最大限度地降低功耗

SiT15xx器件還具有納米驅動器,這是一種獨特的可編程輸出擺幅,如圖6所示.該可編程輸出級針對低電壓擺幅進行了優化,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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