Nei prodotti elettronici a basso consumo, le fonti di temporizzazione sono fattori determinanti impliciti per la durata, l'affidabilità e le prestazioni della batteria. Per decenni, i cristalli di quarzo sono stati il componente di temporizzazione standard nei prodotti elettronici fino all'avvento degli oscillatori MEMS (sistemi microelettromeccanici) basati sul silicio.
La scelta degli oscillatori MEMS è uno dei passaggi più influenti nella progettazione di varie applicazioni che vanno dai dispositivi indossabili e sensori IoT ai sistemi digitali industriali e ad alta velocità. Questo tipo di cristallo è inciso su un wafer di silicio e vibra a una frequenza precisa, fornendo un segnale di temporizzazione digitale stabile.
I cristalli di quarzo sono in uso dagli anni '30 e fanno affidamento sulla loro piezoelettricità quando applicati con tensione per vibrare a frequenze precise. I cristalli di quarzo hanno una stabilità naturale, garantendo una temporizzazione affidabile a lungo termine per dispositivi come microcontrollori e radio.
Tuttavia, i cristalli di quarzo sono relativamente fragili e funzionano a frequenze specifiche, il che può causare problemi durante le iterazioni di progettazione e la personalizzazione della frequenza. Inoltre, i cristalli di quarzo si stabilizzano solo pochi millisecondi dopo l'accensione, rendendoli inadatti a dispositivi a basso consumo con frequenti cicli di sonno.
I sostituti elettronici come gli oscillatori di capacità di resistenza (RC) e gli oscillatori di capacità di induttanza (LC) possono generare segnali di clock da componenti elettronici, ma possono causare derive di frequenza dovute alla temperatura, alla tensione o all'invecchiamento.
Gli oscillatori MEMS integrano la stabilità meccanica del quarzo con la miniaturizzazione, la resistenza agli urti e la configurabilità del silicio. Pertanto, questo oscillatore è particolarmente adatto per applicazioni che richiedono basso consumo energetico, durata o spazio limitato. Questo oscillatore si attiva a una velocità di microsecondi, rimane stabile e consuma poca energia durante i cambiamenti di temperatura, con conseguente tempo di funzionamento più lungo, dimensioni della batteria più piccole, design più compatto e durevole.
Opzioni sismo-resistenti e programmabili
Abracon offre una gamma di dispositivi di controllo della temporizzazione e della frequenza, inclusi gli oscillatori MEMS della serie AMMLP, che consentono il controllo della frequenza ad alta precisione in un contenitore ultra compatto e a bassa potenza (Figura 1). Rispetto al quarzo tradizionale, i dispositivi AMMLP sono caratterizzati da resistenza agli urti, dimensioni ultra ridotte e programmabilità, che soddisfano pienamente i requisiti di frequenza di progettazione e imballaggio degli ingegneri.
Figura 1: L'oscillatore MEMS della serie AMMLP di Abracon adotta un packaging standard del settore con un ampio intervallo di selezione della frequenza. (Fonte immagine: Abracon)
Dai fitness tracker di prossima generazione ai droni autonomi, gli oscillatori AMMLP possono fornire la temporizzazione precisa e a basso consumo richiesta per le applicazioni moderne. La gamma di frequenza dei dispositivi AMMLP va da 2,3 MHz a 170 MHz, con una gamma completa di tipologie che combinano precisione, basso consumo energetico e flessibilità. Questi dispositivi supportano quattro tensioni di alimentazione: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V o tensioni continue comprese tra 2,25 V e 3,6 V.
Dal punto di vista del consumo energetico, gli oscillatori AMMLP sono progettati per l'efficienza energetica, con un consumo di corrente tipico di circa 6,5 mA. Molti modelli includono anche modalità standby o abilitazione uscita, che consentono loro di entrare in modalità sospensione mentre il dispositivo è efficiente dal punto di vista energetico. Questo oscillatore adotta dimensioni del contenitore standard del settore di 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm e 7,0 x 5,0 mm, semplificando l'integrazione integrata anche nel design più compatto.
Stabilità della frequenza
I dispositivi Abracon possono essere programmati per quasi tutte le frequenze all'interno della loro gamma prima di lasciare la fabbrica. La stabilità della frequenza può essere selezionata entro un ampio intervallo di temperature compreso tra ± 20 ppm e ± 50 ppm, garantendo coerenza temporale per applicazioni industriali o di consumo portatili.
AMMLPAALJS-24.0000T è un oscillatore MEMS da 2,0 x 1,6 mm che consente di risparmiare spazio sul PCB fornendo allo stesso tempo una frequenza intermedia di 24 MHz ad alta precisione e a bassa potenza. Questo oscillatore fornisce segnali di clock stabili per microcontrollori, RF wireless e altri circuiti digitali. La tensione di alimentazione varia da 2,25 V a 3,63 V e la sua corrente operativa massima è di 7,5 mA, con una corrente di standby di soli 1,8 µ A. È molto adatto per dispositivi alimentati a batteria.
AMMLPDALJS-25.0000T ha una dimensione leggermente più grande di 2,5 x 2,0 mm e funziona a una frequenza di 25 MHz, comunemente utilizzata per Ethernet, USB e alcune radio wireless. La corrente di standby tipica di questo dispositivo è di solo 1 µ A e ha anche una tensione operativa flessibile che va da 2,25 V a 3,63 V, garantendo un funzionamento ad alta efficienza energetica in progetti portatili o industriali.
L'AMMLPDDLJS-50.0000T da 50 MHz adotta un package da 2,5 x 2,0 mm, con un consumo energetico in standby di 1 µ A, supporta un'alimentazione da 1,8 V e consuma fino a 7,5 mA durante il funzionamento. Questo oscillatore è di dimensioni compatte e ha un basso consumo energetico, rendendolo la scelta ideale per coloro che richiedono spazio ed efficienza energetica eccellenti.
Tutti e tre i dispositivi hanno una stabilità di frequenza di ± 20 ppm e un'uscita CMOS, che semplifica la progettazione dell'applicazione.