Στα ηλεκτρονικά χαμηλής κατανάλωσης, οι πηγές χρονισμού είναι ένας έμμεσος οδηγός της διάρκειας ζωής της μπαταρίας, της αξιοπιστίας και της απόδοσης. Για δεκαετίες, οι κρύσταλλοι χαλαζία ήταν το τυπικό στοιχείο χρονισμού στα ηλεκτρονικά μέχρι την εμφάνιση των ταλαντωτών μικρομηχανικού ηλεκτρομηχανικού συστήματος (MEMS) με βάση το πυρίτιο.
Η επιλογή των ταλαντωτών MEMS είναι ένα από τα βήματα με τη μεγαλύτερη επιρροή στο σχεδιασμό εφαρμογών από φορητές συσκευές και αισθητήρες IoT έως βιομηχανικά και ψηφιακά συστήματα υψηλής ταχύτητας. Αυτός ο κρύσταλλος είναι χαραγμένος σε μια γκοφρέτα πυριτίου και δονείται με ακριβή συχνότητα για να παρέχει ένα σταθερό ψηφιακό σήμα χρονισμού.
Οι κρύσταλλοι χαλαζία χρησιμοποιούνται από τη δεκαετία του 1930 και βασίζονται στην πιεζοηλεκτρική ιδιότητα της εφαρμοζόμενης τάσης να δονούνται σε ακριβή συχνότητα. Η φυσική σταθερότητα των κρυστάλλων χαλαζία εξασφαλίζει μακρύ και αξιόπιστο χρονισμό συσκευών όπως μικροελεγκτές και ραδιόφωνα.
Ωστόσο, οι κρύσταλλοι χαλαζία είναι σχετικά εύθραυστοι και λειτουργούν σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, προκαλώντας προβλήματα κατά τις επαναλήψεις του σχεδιασμού και την προσαρμογή της συχνότητας. Επιπλέον, οι κρύσταλλοι χαλαζία σταθεροποιούνται μόνο λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά την ενεργοποίηση, καθιστώντας τους ακατάλληλους για συσκευές χαμηλής κατανάλωσης με συχνούς κύκλους ύπνου.
Οι ηλεκτρονικές εναλλακτικές λύσεις, όπως οι ταλαντωτές RC και LC, μπορούν να δημιουργήσουν σήματα ρολογιού από ηλεκτρονικά εξαρτήματα, αλλά μπορεί να μετατοπίσουν τη συχνότητα λόγω θερμοκρασίας, τάσης ή γήρανσης.
Οι ταλαντωτές MEMS συνδυάζουν τη μηχανική σταθερότητα του χαλαζία με τη σμίκρυνση, την αντοχή στην κρούση και τη δυνατότητα διαμόρφωσης του πυριτίου. Επομένως, αυτός ο ταλαντωτής είναι ιδανικός για εφαρμογές που απαιτούν χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, στιβαρό ή περιορισμένο χώρο. Ο ταλαντωτής ξυπνά με ταχύτητες μικροδευτερόλεπτου, διατηρεί σταθερότητα και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας κατά τις αλλαγές θερμοκρασίας, με αποτέλεσμα μεγαλύτερο χρόνο λειτουργίας, μικρότερες μπαταρίες και πιο συμπαγή, στιβαρό σχεδιασμό.
Σεισμικές, προγραμματιζόμενες επιλογές
Η Abracan προσφέρει μια σειρά από συσκευές χρονισμού και ελέγχου συχνότητας, συμπεριλαμβανομένου του ταλαντωτή MEMS της σειράς AMMLP, για έλεγχο συχνότητας υψηλής ακρίβειας σε ένα εξαιρετικά συμπαγές πακέτο χαμηλής ισχύος (Εικόνα 1). Σε σύγκριση με τον παραδοσιακό χαλαζία, οι συσκευές AMMLP χαρακτηρίζονται από αντοχή στην κρούση, εξαιρετικά μικρό μέγεθος και δυνατότητα προγραμματισμού κ.λπ., ικανοποιώντας πλήρως τη συχνότητα σχεδιασμού και τις απαιτήσεις συσκευασίας των μηχανικών.
Εικόνα 1: Οι ταλαντωτές MEMS της σειράς AMMLP της Abracan διαθέτουν βιομηχανική τυποποιημένη συσκευασία και μεγάλο εύρος επιλογής συχνοτήτων. Πηγή εικόνας: Abracan)
Από μια νέα γενιά ανιχνευτών φυσικής κατάστασης έως αυτόνομα UAV, ο Ταλαντωτής AMMLP παρέχει ακριβή χρονισμό χαμηλής ισχύος για σύγχρονες εφαρμογές. Οι συσκευές AMMLP κυμαίνονται από 2,3 MHz έως 170 MHz και είναι διαθέσιμες σε μεγάλο εύρος ακρίβειας, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και ευελιξίας. Αυτές οι συσκευές υποστηρίζουν τέσσερις τάσεις τροφοδοσίας: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V ή 2,25 V έως 3,6 V συνεχής.
Από την άποψη της κατανάλωσης ενέργειας, ο Ταλαντωτής AMMLP είναι κατασκευασμένος για εξοικονόμηση ενέργειας, συνήθως με κατανάλωση ρεύματος περίπου 6,5 mA, και πολλά μοντέλα περιλαμβάνουν επίσης κατάσταση αναμονής ή ενεργοποίησης εξόδου για να εισέλθει σε κατάσταση αδράνειας όταν η συσκευή είναι ενεργειακά αποδοτική. Με βιομηχανικά τυπικά μεγέθη συσκευασίας 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm και 7,0 x 5,0 mm, ο ταλαντωτής επιτρέπει την εύκολη ενσωματωμένη ενσωμάτωση ακόμη και στον πιο συμπαγή σχεδιασμό.
Σταθερότητα συχνότητας
Η συσκευή Abracan μπορεί να προγραμματιστεί εργοστασιακά για σχεδόν οποιαδήποτε συχνότητα στην εμβέλειά της. Μπορεί να επιλεγεί ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών από ± 20 ppm έως ± 50 ppm και μια τέτοια αυστηρή σταθερότητα συχνότητας διασφαλίζει τη συνέπεια χρονισμού για φορητές βιομηχανικές ή καταναλωτικές εφαρμογές.
Ο AMMLPAALJS-24.000T είναι ένας ταλαντωτής MEMS 2,0 x 1,6 mm που εξοικονομεί χώρο PCB ενώ παρέχει υψηλή ακρίβεια και χαμηλή ισχύ 24 MHz IF. Αυτός ο ταλαντωτής παρέχει σταθερά σήματα ρολογιού για μικροελεγκτές, ραδιοσυχνότητες και άλλα ψηφιακά κυκλώματα με τάση τροφοδοσίας 2,25 V έως 3,63 V, μέγιστο ρεύμα λειτουργίας 7,5 mA και ρεύμα αναμονής μόνο 1,8 μΑ, καθιστώντας τον ιδανικό για συσκευές που τροφοδοτούνται από μπαταρίες.
Το AMMLPDALJS-25.0000T είναι ελαφρώς μεγαλύτερο, 2,5 x 2,0 mm και λειτουργεί στα 25 MHz, το οποίο χρησιμοποιείται συνήθως για Ethernet, USB και ορισμένα ασύρματα ραδιόφωνα. Το τυπικό ρεύμα αναμονής αυτής της συσκευής είναι μόνο 1 μΑ και έχει επίσης ευέλικτη τάση λειτουργίας από 2,25 V έως 3,63 V, η οποία εξασφαλίζει αποτελεσματική λειτουργία σε φορητές ή βιομηχανικές κατασκευές.
Το MHz AMMLPDDLJS-50.0000T χρησιμοποιεί συσκευασία 2,5 x 2,0 mm, ισχύ αναμονής 1 μ A, υποστηρίζει τροφοδοσία 1,8 V και λειτουργεί έως και 7,5 mA. Ο συμπαγής ταλαντωτής χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας είναι ιδανικός για απαιτητικό χώρο και ενεργειακή απόδοση.
Και οι τρεις συσκευές έχουν σταθερότητα συχνότητας ± 20 ppm και έξοδο CMOS για απλοποίηση του σχεδιασμού της εφαρμογής.