في المنتجات الإلكترونية ذات الطاقة المنخفضة، مصادر التوقيت هي عوامل محركة ضمنية لحياة البطارية، والموثوقية، والأداء.كانت بلورات الكوارتز هي عنصر توقيت قياسي في المنتجات الإلكترونية حتى ظهور أجهزة التذبذب الميكروالكترونية القائمة على السيليكون (MEMS).
يعد اختيار مذبذبات MEMS واحدة من الخطوات الأكثر تأثيراً في تصميم تطبيقات مختلفة تتراوح من الأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء إلى الأنظمة الرقمية الصناعية والسرعة العالية.هذا النوع من الكريستال محفور على رقاقة السيليكون ويتذبذب بتردد دقيق، توفر إشارة توقيت رقمية مستقرة.
تم استخدام بلورات الكوارتز منذ ثلاثينيات القرن الماضي، وتعتمد على الكهرباء المقطرية عند تطبيقها مع الجهد للتذبذب في ترددات دقيقة. بلورات الكوارتز لديها استقرار طبيعي،ضمان توقيت موثوق به على المدى الطويل للأجهزة مثل جهاز التحكم الأصغر وأجهزة الراديو.
ومع ذلك ، فإن بلورات الكوارتز هشة نسبيًا وتعمل على ترددات محددة ، مما قد يسبب مشاكل أثناء تكرار التصميم وتخصيص التردد.بلورات الكوارتز تستقر فقط بضعة ميلي ثانية بعد تشغيلهامما يجعلها غير مناسبة لأجهزة منخفضة الطاقة مع دورات نوم متكررة.
البدائل الإلكترونية مثل مذبذبات قدرة المقاومة (RC) ومذبذبات قدرة الحث (LC) يمكن أن تولد إشارات الساعة من المكونات الإلكترونية ،ولكن قد يسبب الانحراف الترددي بسبب درجة الحرارةأو الشيخوخة.
أجهزة التذبذب MEMS تدمج الاستقرار الميكانيكي للكوارتز مع التصغير ومقاومة الصدمات ، ويمكن تكوين السيليكون.هذا المذبذب مناسب بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب استهلاك طاقة منخفض، أو مساحة محدودة. هذا المذبذب يستيقظ في سرعة مستوى الميكرو ثانية ، يبقى مستقرا ويستهلك طاقة منخفضة خلال تغيرات درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى وقت عمل أطول ،حجم بطارية أصغر، تصميم أكثر تكثيفاً ودائمة.
الخيارات المقاومة للاضطرابات الزلزالية وقابلة للبرمجة
تقدم آبراكون مجموعة من أجهزة التحكم في التوقيت والتردد، بما في ذلك أجهزة مذبذب MEMS من سلسلة AMMLP، والتي تمكن من التحكم بدقة عالية في التردد في عبوات صغيرة جداً منخفضة الطاقة (الشكل 1).بالمقارنة مع الكوارتز التقليدي، تتميز أجهزة AMMLP بمقاومة الصدمات، والحجم الصغير للغاية، وقابلية البرمجة،والتي تلبي بالكامل متطلبات التكرار في التصميم وتغليف المهندسين.
الشكل 1: يتبنى أوسيلاتور MEMS من سلسلة AMMLP من Abracon تعبئة قياسية في الصناعة مع نطاق اختيار تردد واسع. (مصدر الصورة: Abracon)
من أجهزة تتبع اللياقة البدنية من الجيل التالي إلى الطائرات بدون طيار المستقلة ، يمكن أن توفر أجهزة التذبذب AMMLP توقيتًا دقيقًا منخفض الطاقة مطلوبًا للتطبيقات الحديثة. نطاق تردد أجهزة AMMLP هو 2.من 3 ميغاهرتز إلى 170 ميغاهرتز، مع مجموعة كاملة من الأنواع التي تجمع بين الدقة، وانخفاض استهلاك الطاقة، والمرونة. هذه الأجهزة تدعم أربعة فولتات إمدادات الطاقة: 1.8 فولت، 2.5 فولت، 3.3 فولت،أو مشاعل مستمرة تتراوح من 2.25 فولت إلى 3.6 فولت
من منظور استهلاك الطاقة ، تم تصميم مذبذبات AMMLP للكفاءة في استخدام الطاقة ، مع استهلاك تيار نموذجي يبلغ حوالي 6.5 mA.العديد من النماذج تتضمن أيضا وضع الاستعداد أو الخروج تمكين، مما يسمح لهم بدخول وضع النوم في حين أن الجهاز فعال في استخدام الطاقة. هذا المذبذب يتبنى أحجام الحزمة القياسية في الصناعة من 2.0 × 1.6 مم، 2.5 × 2.0 مم، 3.2 × 2.5 مم، 5.0 × 3.2 مم، و 7.0 × 5 مم..0 ملم، مما يجعل من السهل تحقيق التكامل المدمج حتى في التصميم الأكثر ضيقة.
استقرار التردد
يمكن برمجة أجهزة أبراكون لأي تردد تقريباً في نطاقها قبل مغادرة المصنعيمكن اختيار استقرار التردد ضمن نطاق درجة حرارة واسع من ± 20ppm إلى ± 50ppmلضمان اتساق التوقيت للتطبيقات الصناعية أو الاستهلاكية المحمولة.
AMMLPAALJS-24.0000T هو مذبذب MEMS مقاس 2.0 × 1.6 مم الذي يوفر مساحة PCB مع توفير تردد متوسط 24 ميغاهرتز عالي الدقة منخفضة الطاقة.هذا المذبذب يوفر إشارات ساعة مستقرة للمتحكمات الدقيقة، و RF اللاسلكية ، وغيرها من الدوائر الرقمية. يتراوح جهد إمدادات الطاقة من 2.25 فولت إلى 3.63 فولت ، ويصل الحد الأقصى لتيار التشغيل إلى 7.5 مآ ، مع تيار الاستعداد 1.8 ميكرو أيه فقط.انها مناسبة جدا لأجهزة تعمل بالبطاريات.
AMMLPDALJS-25.0000T لديه حجم أكبر قليلاً من 2.5 × 2.0 مم ويعمل على تردد 25 ميغاهرتز ، والذي يستخدم عادةً لـ Ethernet و USB وبعض أجهزة الراديو اللاسلكية.التيار الاحتياطي النموذجي لهذا الجهاز هو 1 μ A فقط، ولها أيضا فولتاج تشغيل مرن يتراوح من 2.25 فولت إلى 3.63 فولت، مما يضمن تشغيل عالية كفاءة في الطاقة في التصاميم المحمولة أو الصناعية.
50 ميغاهرتز AMMLPDDLJS-50.0000T يتبنى حزمة 2.5 × 2.0 ملم ، مع استهلاك الطاقة في حالة الاستعداد من 1 ميكرو أيه ، يدعم 1.8 فولت مصدر الطاقة ، ويستهلك ما يصل إلى 7.5 مآ أثناء التشغيل.هذا المذبذب ضيق الحجم وله استهلاك طاقة منخفض، مما يجعلها الخيار المثالي لأولئك الذين يحتاجون إلى مساحة ممتازة وكفاءة الطاقة.
جميع الأجهزة الثلاثة لديها استقرار ترددي ± 20 جزء في المليون ومخرج CMOS ، مما يسهل تصميم التطبيق.