可编程晶振性以多种方式改进了电子产品设计.一些好处更明显,例如更快的开发和更短的交付周期.有些是性能相关的,下面深入探讨的其他好处导致尺寸和功率下降,有些令人惊讶,鲜为人知.所有这些优点都可通过广泛的功能集(下表中显示的许多功能集)和MEMS时序系统的可编程架构实现).

尺寸较小

可编程定时平台可以通过多种方式减少组件数量和系统规模.首先,由于我们的器件频率可以在很宽的范围内进行编程,精度为六位小数,因此设计人员可以选择与下游芯片(MCU,MPU,SoC等)要求完全匹配的输出频率,无需使用用于额外的缓冲器/分频器和频率转换器PLL.一些有源晶振振荡器具有系统内可编程性(ISP),允许在工作期间将频率编程为1MHz至725MHz.这些振荡器也可以上拉至±3200ppm,分辨率为5ppt,具有出色的拉伸线性.这种类型的可编程器件非常适合替换支持多个频率的系统中的多个定时组件.

另一种降低BOM的做法是将振荡器输出驱动器编程为其最大驱动强度,使其能够驱动多个器件.这消除了对扇出缓冲器的需要并减少了所需的定时组件的数量.例如,在小型无线产品中,具有更高驱动强度的单个32kHz振荡器可以驱动RTC处理器,BLE睡眠时钟和音频DAC或编解码器,取代多个晶体及其所有相关的负载电容.并且不用担心信号完整性或反射问题,因为这些32kHz振荡器的上升/下降时间范围从10s到100sns,具体取决于器件系列.

MEMS固有地小而坚固,并且不需要庞大的封装.由于MEMS振荡器的内部都是硅,因此可以使用最新的先进半导体封装技术(包括芯片级封装(CSP))进行封装.设计人员可以选择CSP中的振荡器配置,其占位面积不大于IC振荡器芯片,尺寸仅为1.5x0.8mm,是目前最小振荡器的占位面积.

电池寿命更长

降低功耗继续变得越来越重要-可编程定时功能也有助于提高功能.可编程晶振NanoDrive™就是这样一种功能.使用NanoDrive,可以对输出和相关的电压摆幅进行编程,以匹配下游MCU或PMIC,从完整的LVCMOS(轨到轨)一直到输出摆幅仅为200mV,显着降低了电流消耗.为什么要使用完整的LVCMOS输出连接到使用较小电压的低功耗MCU或IC的振荡器支持电路？

同样的振荡器可以在低至1.2V的宽电源电压范围内延长电池寿命,非常适用于纽扣电池或超级电池备用等电池供电应用.而且因为SiTimeMEMS振荡器的频率可编程低至1Hz,输出负载电流可降至MCU/IC工作频率范围的下限以降低功耗(功耗与C*V2*F成正比,其中C为电容,V为电压和F是频率).例如,将输出频率从2MHz降低到500kHz会使无负载工作电流降低约70％.相比之下,石英晶体在较低频率下物理上更大,因此频率低于32.768K晶体的石英器件非常罕见.使用低频MEMS振荡器与低电源电压和NanoDrive输出相结合,可显着降低功耗.

另一种降低系统功耗的方法是选择更好的频率稳定性选项,例如具有75ppm频率稳定性的32kHz MEMS振荡器,或稳定性高达±3ppm的32kHz MEMSTCXO.例如,在无线设备中,更好的稳定性能够实现更好的睡眠时钟精度(SCA),这与设备保持睡眠状态和节省电力的时间直接相关.相反,使用稳定性较差的时钟会使无线电接收器提前开启并保持更长时间以避免丢失来自主设备的数据包,从而导致系统消耗更多功率.在这些白皮书中,通过更好的稳定性了解更多关于降低功耗的信息:MEMS Timekeeper延长移动设备和移动设备的待机寿命用于医疗应用的现场可编程定时解决方案.

最后,另一种节省功耗的方法是对SiTime MHz振荡器中提供的功能引脚1进行编程.该引脚可以编程为输出使能(OE)或待机(ST).在两种情况下拉动销1低停止输出振荡.使用OE,输出驱动器被禁用并进入Hi-Z模式,但设备的其余部分仍在运行.由于输出不活动,功耗降低.当OE引脚拉回高电平时,输出通常在<1μs内激活.对于ST,器件的所有内部电路都关闭,功率降低到待机电流,通常在几微安的范围内.当ST被拉回到高电平时,器件输出会在大约3到10ms内恢复.[PS2]这与其他石英晶体振荡器有什么共同之处？

灵活的可编程定时

较小的尺寸与电池供电产品的低功耗密切相关.MEMS定时系统提供最大的可配置定时功能选择,以减小尺寸和功耗.此外,SiTime MEMS定时系统的可编程平台和丰富功能可提高性能,加快开发和制造时间,同时降低风险.