使用32.768KHz MEMS振蕩器降低功耗提高精度
來源：http://www.lbfp.com.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載電流(C*V*F).例如,降低頻率從32.768kHz到10kHz,可將負載電流提高70％.同樣,降低輸出頻率32.768kHz低至1Hz可將負載電流降低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,可實現新的電池供電架構并且是低頻參考時鐘始終運行的設備的理想選擇.目標應用包括每秒脈沖(PPS)計時和電源管理監控和計時.
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行了優化,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載電流.
無負載電源電流-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,核心和輸出驅動器.下面的例子說明了NanoDrive的功率優勢降低了擺動輸出.例如,過載不會改善晶振負載電流與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
帶負載的總供電電流-要計算總供電電流,包括負載,請按照下面列出的等式.額外的負載電流來自負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載電流.
當考慮負載電流時,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載電流,如例5所示.
總電流=Idd核心+Idd輸出驅動器+負載電流哪里,
•IddCore=750nA
•Idd輸出級=(165nA/V)(Voutpp)
•Idd Load=CLoad*Vout*頻率•假設負載電容為10pF
使用32.768KHz MEMS振蕩器提高精度
衰老和頻率穩定性的變化是導致時鐘不準確的誤差源.頻率穩定性是時鐘在電壓和溫度下的穩定性.SiT15xx系列已經過工廠校準(修整)以確保頻率穩定性在室溫下小于20PPM且小于100PPM可在-40℃至+85℃的整個溫度范圍內工作.與具有經典音叉的石英晶振晶體不同拋物線溫度曲線具有25℃的轉換點,SiT15xx器件的溫度系數為溫度非常平坦.該系列的頻率穩定性低于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的低壓工作頻率穩定性.
老化定義了時鐘隨時間的頻率穩定性,通常以1年為間隔進行測量.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
移動產品可能會受到惡劣環境的影響.MEMS振蕩器的性能優于石英晶體器件在各種條件下,如機械沖擊和振動,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量與石英相比,MEMS諧振器使它們更加堅固.
除了機械穩健性和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
移動產品設計師和制造商需要能夠實現快速創新的新解決方MEMS定時技術的進步已經迅速超越并超越了石英定時.基于MEMS振蕩器現在可提供領先移動設備所需的尺寸,性能和功能.
•通過超小型定時解決方案實現更小更薄的設計
•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,更好的穩定性和準確性
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載電流(C*V*F).例如,降低頻率從32.768kHz到10kHz,可將負載電流提高70％.同樣,降低輸出頻率32.768kHz低至1Hz可將負載電流降低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,可實現新的電池供電架構并且是低頻參考時鐘始終運行的設備的理想選擇.目標應用包括每秒脈沖(PPS)計時和電源管理監控和計時.
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載電流.
無負載電源電流-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,核心和輸出驅動器.下面的例子說明了NanoDrive的功率優勢降低了擺動輸出.例如,過載不會改善晶振負載電流與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
帶負載的總供電電流-要計算總供電電流,包括負載,請按照下面列出的等式.額外的負載電流來自負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載電流.
當考慮負載電流時,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載電流,如例5所示.
總電流=Idd核心+Idd輸出驅動器+負載電流哪里,
•IddCore=750nA
•Idd輸出級=(165nA/V)(Voutpp)
•Idd Load=CLoad*Vout*頻率•假設負載電容為10pF
使用32.768KHz MEMS振蕩器提高精度
衰老和頻率穩定性的變化是導致時鐘不準確的誤差源.頻率穩定性是時鐘在電壓和溫度下的穩定性.SiT15xx系列已經過工廠校準(修整)以確保頻率穩定性在室溫下小于20PPM且小于100PPM可在-40℃至+85℃的整個溫度范圍內工作.與具有經典音叉的石英晶振晶體不同拋物線溫度曲線具有25℃的轉換點,SiT15xx器件的溫度系數為溫度非常平坦.該系列的頻率穩定性低于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的低壓工作頻率穩定性.
老化定義了時鐘隨時間的頻率穩定性,通常以1年為間隔進行測量.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
移動產品可能會受到惡劣環境的影響.MEMS振蕩器的性能優于石英晶體器件在各種條件下,如機械沖擊和振動,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量與石英相比,MEMS諧振器使它們更加堅固.
除了機械穩健性和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
移動產品設計師和制造商需要能夠實現快速創新的新解決方MEMS定時技術的進步已經迅速超越并超越了石英定時.基于MEMS振蕩器現在可提供領先移動設備所需的尺寸,性能和功能.
•通過超小型定時解決方案實現更小更薄的設計
•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,更好的穩定性和準確性
表4：石英XTAL與SiT15xx MEMS振蕩器的總結比較
MEMS振蕩器采用可編程平臺設計,使其具有高度靈活性.此外為了實現下哦哦小型SMD晶振尺寸和性能優勢,MEMS時序提供了顯著的供應鏈優勢.作為一部分無晶圓半導體生態系統,SiTime利用大規模半導體制造,封裝和測試基礎設施,可在極短的交付周期內提供經濟高效的解決方案.隨著移動設備變得越來越復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用的理想解決方案.
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此文關鍵字： 32.768K MEMS振蕩器32.768K時鐘裝置
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