在移動電子市場中,小尺寸和增加功能的趨勢繼續(xù)占主導地位.隨著OEM和ODM開發(fā)小型功能豐富的設(shè)備,他們必須在嚴格的功率預(yù)算內(nèi)設(shè)計產(chǎn)品.此外,移動產(chǎn)品是在成本競爭激烈的環(huán)境中開發(fā)的,其中上市時間至關(guān)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將會放緩,但傳統(tǒng)的石英定時組件正在達到其尺寸減小,性能改進和成本降低的極限.隨著消費產(chǎn)品功能越來越豐富,它們需要新的定時解決方案.

表1:智能手機和平板電腦中的計時組件使用示例

全硅MEMS時序

移動設(shè)備制造商不再需要依賴不靈活的石英設(shè)備來為其產(chǎn)品提供計時或參考時鐘.最新的時序創(chuàng)新基于微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù),為移動消費電子產(chǎn)品帶來了顯著優(yōu)勢.與傳統(tǒng)的32kHz石英晶體(XTAL)相比,這些硅MEMS定時解決方案為移動應(yīng)用提供了多種優(yōu)勢.

•尺寸更小-尺寸減小高達85％

•功率更低,電池壽命更長-功耗降低50％

•改善抗沖擊和振動,延長使用壽命-最高可達30倍

•卓越的穩(wěn)定性-比工業(yè)溫度穩(wěn)定2倍

•減少了元件數(shù)量-與石英XTAL所需的3個元件相比,芯片數(shù)量減少了1個

MEMS振蕩器改進了移動系統(tǒng)

典型的智能手機或平板電腦設(shè)計,取決于它支持的應(yīng)用處理器,分區(qū)和其他功能,可以包含多個定時設(shè)備,包括一個或多個32kHz XTAL.

圖1:智能手機框圖

圖2:平板電腦框圖

在智能移動系統(tǒng)中,32kHz XTAL可以替換為SiT15xx 32kHz MEMS振蕩器(參見表2),以減小尺寸和功耗.MEMS振蕩器,如低功耗SiT1602或SiT8008(見表3),可提供MHz參考時鐘,以提高性能.這些MEMS振蕩器具有低功耗和額外的省電特性,并且非常耐用,無鉛,符合RoHS和REACH標準.
使用32kHzMEMS振蕩器減小尺寸

圖3:最小的32kHz器件(1.5x0.8x0.55HmmCSP)

典型的MEMS振蕩器是全硅器件,包括堆疊在高性能模擬振蕩器IC頂部的MEMS諧振器管芯.MEMS振蕩器采用標準低成本SMD塑料封裝,封裝尺寸小至2.0x1.2mm,非常適合需要XTAL封裝兼容性的應(yīng)用.為了滿足對更小型移動設(shè)備的需求,SiT15xx MEMS振蕩器還提供1.5x0.8x0.55HmmCSP(芯片級封裝).石英供應(yīng)商無法提供芯片級封裝.

SiT15xx 32kHz系列是在空間至關(guān)重要的移動應(yīng)用中取代傳統(tǒng)石英晶體的理想選擇.與普通2.0x1.2mmSMD XTAL封裝相比,SiT15xxCSP解決方案可將占位面積減少多達85％.與XTAL不同,SiT15xx系列具有獨特的輸出,可直接驅(qū)動芯片組的XTAL-IN引腳.不再需要傳統(tǒng)石英XTAL所需的外部元件(見圖4和圖5).除了消除外部輸出負載電容器之外,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.此功能進一步簡化了設(shè)計,并使占地面積盡可能小.內(nèi)部電源濾波旨在通過5MHz抑制高達±50mVpp的噪聲.

薄型(0.55mm高)MEMS振蕩器輸出為設(shè)計人員提供了額外的元件布局靈活性.由于振蕩器可以通過走線驅(qū)動時鐘信號,因此無需將其放置在芯片組附近,從而使電路板設(shè)計人員能夠進一步優(yōu)化電路板布局和空間.

圖4:石英XTAL時序需要三個器件,總占位面積為7.98mm2(2012DFN+2ea0201上限)

圖5:MEMS單芯片占位面積為1.2mm2(1508CSP),電路板面積減少了85％

使用32kHz MEMS振蕩器降低功耗

SiT15xx 32kHz系列具有超低功耗輸出,僅消耗納安的電流,并具有獨特的省電功能,可延長電池壽命.

•最低功耗32kHz振蕩器,750nA核心電源電流(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(jié)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.降低頻率會顯著降低輸出負載電流(C*V*F).例如,將頻率從32.768kHz降低到10kHz可將負載電流提高70％.同樣,將輸出頻率從32.768kHz降低到1Hz會使負載電流降低99％以上.(參見第4-5頁的示例.)由于諧振器在低頻時的物理尺寸限制,Quartz XTAL不能提供低于32.768kHz的頻率.

SiT15xx系列具有更低的頻率選項,可實現(xiàn)新的電池供電架構(gòu),是低頻參考時鐘始終運行的設(shè)備的理想選擇.目標應(yīng)用包括每秒脈沖(PPS)計時和電源管理監(jiān)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Nano Drive,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(yōu)化,可最大限度地降低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降至200mV,以匹配芯片組并顯著降低功耗.

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