در الکترونیک کم مصرف، منابع زمانبندی محرک ضمنی عمر باتری، قابلیت اطمینان و عملکرد هستند. برای دههها، کریستالهای کوارتز تا زمان ظهور نوسانگرهای سیستم الکترومکانیکی میکروماشینشده مبتنی بر سیلیکون (MEMS) عنصر زمانبندی استاندارد در الکترونیک بودهاند.
انتخاب نوسانگرهای MEMS یکی از تاثیرگذارترین مراحل در طراحی برنامه های کاربردی از دستگاه های پوشیدنی و حسگرهای اینترنت اشیا تا سیستم های دیجیتال صنعتی و پرسرعت است. این کریستال بر روی یک ویفر سیلیکونی حک شده و با فرکانس دقیق می لرزد تا سیگنال زمان بندی دیجیتالی پایداری را ارائه دهد.
کریستالهای کوارتز از دهه 1930 مورد استفاده قرار گرفتهاند و برای ارتعاش در فرکانس دقیق به خاصیت پیزوالکتریک ولتاژ اعمال شده متکی هستند. پایداری طبیعی کریستالهای کوارتز زمانبندی طولانی و مطمئن دستگاههایی مانند میکروکنترلرها و رادیوها را تضمین میکند.
با این حال، کریستالهای کوارتز نسبتا شکننده هستند و در فرکانس خاصی کار میکنند و در طول تکرار طراحی و سفارشیسازی فرکانس مشکلاتی ایجاد میکنند. علاوه بر این، کریستالهای کوارتز تنها چند میلیثانیه پس از انرژیدهی تثبیت میشوند و آنها را برای دستگاههای کم مصرف با چرخه خواب مکرر نامناسب میسازد.
جایگزین های الکترونیکی، مانند نوسانگرهای RC و LC، می توانند سیگنال های ساعت را از قطعات الکترونیکی تولید کنند، اما ممکن است به دلیل دما، ولتاژ یا پیری فرکانس رانده شوند.
نوسانگرهای MEMS پایداری مکانیکی کوارتز را با کوچک سازی، مقاومت در برابر ضربه و پیکربندی سیلیکون ترکیب می کنند. بنابراین، این اسیلاتور برای کاربردهایی که نیاز به مصرف انرژی کم، فضای ناهموار یا محدود دارند ایده آل است. نوسانگر با سرعت میکروثانیه بیدار میشود، پایداری و مصرف انرژی پایین را در طول تغییرات دما حفظ میکند و در نتیجه زمان کار طولانیتر، باتریهای کوچکتر و طراحی فشردهتر و ناهموارتری دارد.
گزینه های لرزه ای، قابل برنامه ریزی
Abracan طیف وسیعی از دستگاه های کنترل زمان و فرکانس، از جمله نوسانگر MEMS سری AMMLP را برای کنترل فرکانس با دقت بالا در یک بسته فوق فشرده و کم مصرف ارائه می دهد (شکل 1). در مقایسه با کوارتز سنتی، دستگاه های AMMLP با مقاومت در برابر ضربه، اندازه بسیار کوچک و قابلیت برنامه ریزی و غیره مشخص می شوند که به طور کامل فرکانس طراحی و الزامات بسته بندی مهندسان را برآورده می کنند.
شکل 1: نوسانگرهای MEMS سری AMMLP Abracan دارای بسته بندی استاندارد صنعتی و محدوده انتخاب فرکانس وسیع هستند. منبع تصویر: آبراکان)
از نسل جدید ردیاب های تناسب اندام گرفته تا پهپادهای خودران، نوسانگر AMMLP زمان بندی دقیق و کم مصرفی را برای کاربردهای مدرن فراهم می کند. دستگاه های AMMLP از 2.3 مگاهرتز تا 170 مگاهرتز متغیر هستند و در طیف وسیعی از دقت، مصرف انرژی کم و انعطاف پذیری در دسترس هستند. این دستگاه ها از چهار ولتاژ تغذیه پشتیبانی می کنند: 1.8 ولت، 2.5 ولت، 3.3 ولت یا 2.25 ولت تا 3.6 ولت پیوسته.
از نقطه نظر مصرف انرژی، نوسان ساز AMMLP برای صرفه جویی در انرژی ساخته شده است، معمولاً با مصرف جریان حدود 6.5 میلی آمپر، و بسیاری از مدل ها همچنین دارای حالت Standby یا Output Enable برای وارد شدن به حالت غیرفعال در زمانی که دستگاه کارآمد است، می باشد. با اندازههای بستهبندی استاندارد صنعتی 2.0 x 1.6 میلیمتر، 2.5 x 2.0 میلیمتر، 3.2 x 2.5 میلیمتر، 5.0 x 3.2 میلیمتر و 7.0 x 5.0 میلیمتر، اسیلاتور امکان یکپارچهسازی آسان را حتی در فشردهترین طراحیها فراهم میکند.
پایداری فرکانس
دستگاه آبراکان تقریباً برای هر فرکانس در محدوده خود قابل برنامه ریزی در کارخانه است. محدوده دمایی وسیعی از 20 ± پی پی ام تا 50 ± پی پی ام را می توان انتخاب کرد و چنین ثبات فرکانس دقیق، ثبات زمان بندی را برای کاربردهای صنعتی یا مصرفی قابل حمل تضمین می کند.
AMMLPAALJS-24.000T یک نوسان ساز MEMS 2.0 x 1.6 میلی متری است که در فضای PCB صرفه جویی می کند و در عین حال دقت بالا و توان کم 24 مگاهرتز IF را ارائه می دهد. این نوسان ساز سیگنال های ساعت پایداری را برای میکروکنترلرها، فرکانس رادیویی و سایر مدارهای دیجیتال با ولتاژ تغذیه 2.25 ولت تا 3.63 ولت، حداکثر جریان کاری 7.5 میلی آمپر و جریان آماده به کار تنها 1.8 میکروآمپر ارائه می دهد که آن را برای دستگاه های با باتری ایده آل می کند.
AMMLPDALJS-25.0000T کمی بزرگتر، 2.5 x 2.0 میلی متر است و با فرکانس 25 مگاهرتز کار می کند، که معمولاً برای اترنت، USB و برخی رادیوهای بی سیم استفاده می شود. جریان آماده به کار معمولی این دستگاه تنها 1 µA است و همچنین دارای ولتاژ کاری انعطاف پذیر 2.25 ولت تا 3.63 ولت است که عملکرد کارآمد را در طرح های قابل حمل یا صنعتی تضمین می کند.
MHz AMMLPDDLJS-50.0000T از بسته 2.5 x 2.0 میلی متری، 1 میکرو آمپر برق آماده به کار استفاده می کند، از منبع تغذیه 1.8 ولت پشتیبانی می کند و تا 7.5 میلی آمپر کار می کند. نوسان ساز فشرده و کم مصرف برای فضا و بهره وری انرژی ایده آل است.
هر سه دستگاه دارای ثبات فرکانس ± 20 ppm و خروجی CMOS برای ساده کردن طراحی برنامه هستند.