في الإلكترونيات ذات الطاقة المنخفضة، مصادر التوقيت هي محرك ضمني لحياة البطارية، والموثوقية، والأداءكانت بلورات الكوارتز عنصر توقيت قياسي في الإلكترونيات حتى ظهور أجهزة التذبذب الميكروميكانيكية القائمة على السيليكون.
يعد اختيار مذبذبات MEMS واحدة من الخطوات الأكثر تأثيراً في تصميم التطبيقات من الأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء إلى الأنظمة الرقمية الصناعية والسرعة العالية.هذه الكريستال محفورة على رقاقة السيليكون وتهتز بتردد دقيق لتوفير إشارة توقيت رقمية مستقرة.
تم استخدام بلورات الكوارتز منذ ثلاثينيات القرن الماضي وتعتمد على الخصائص الكهربائية الصلبة للجهد المطبق للتذبذب على تردد دقيق.الاستقرار الطبيعي لبلورات الكوارتز يضمن توقيت طويل وموثوق به لأجهزة مثل جهاز التحكم الصغير والأجهزة الراديوية.
ومع ذلك ، فإن بلورات الكوارتز هشة نسبيًا وتعمل على تردد معين ، مما يسبب مشاكل أثناء تكرار التصميم وتخصيص التردد.بلورات الكوارتز تستقر بعد بضعة ميلي ثانية فقط من تشغيل الطاقةمما يجعلها غير مناسبة لأجهزة منخفضة الطاقة مع دورات نوم متكررة.
البدائل الإلكترونية، مثل مذبذبات RC و LC، يمكن أن تولد إشارات الساعة من المكونات الإلكترونية، ولكن قد تنحرف التردد بسبب درجة الحرارة أو الجهد أو الشيخوخة.
أجهزة التذبذب MEMS تجمع بين الاستقرار الميكانيكي للكوارتز مع التقليص ومقاومة الصدمات ، ويمكن تكوين السيليكون.هذا المذبذب مثالي للتطبيقات التي تتطلب استهلاك طاقة منخفضةالمذبذب يستيقظ عند سرعات الميكرو ثانية، والحفاظ على الاستقرار وانخفاض استهلاك الطاقة خلال تغيرات درجة الحرارة، مما يؤدي إلى وقت عمل أطول،بطاريات أصغر، وتصميم أكثر تكثيفاً وقوة.
خيارات زلزالية قابلة للبرمجة
تقدم أبركان مجموعة من أجهزة تحكم التوقيت والتردد ، بما في ذلك مذبذب MEMS من سلسلة AMMLP ، للتحكم في التردد بدقة عالية في حزمة ضيقة للغاية منخفضة الطاقة (الشكل 1).بالمقارنة مع الكوارتز التقليدي، تتميز أجهزة AMMLP بمقاومة الصدمة ، والحجم الصغير للغاية والقابلية للبرمجة ، إلخ ، مما يلبي تماما متطلبات التردد التصميم وتغليف المهندسين.
الشكل 1: أوسيلاتورات MEMS من سلسلة AMMLP من Abracan تحتوي على عبوات قياسية في الصناعة ومدى اختيار تردد واسع. مصدر الصورة: Abracan)
من جيل جديد من أجهزة تتبع اللياقة البدنية إلى الطائرات بدون طيار المستقلة ، يوفر أوسيلاتور AMMLP توقيتًا دقيقًا منخفض الطاقة للتطبيقات الحديثة. تتراوح أجهزة AMMLP من 2.3 ميغاهرتز إلى 170 ميغاهرتز وهي متوفرة في مجموعة واسعة من الدقة، انخفاض استهلاك الطاقة والمرونة. هذه الأجهزة تدعم أربعة فولتات التزويد: 1.8 فولت، 2.5 فولت، 3.3 فولت أو 2.25 فولت إلى 3.6 فولت مستمرة.
من وجهة نظر استهلاك الطاقة ، تم بناء أوسيلاتور AMMLP للحفاظ على الطاقة ، عادة مع استهلاك تيار حوالي 6.5 mA ،وتتضمن العديد من النماذج أيضًا وضع الاستعداد أو الإخراج للانخراط في حالة سكر عندما يكون الجهاز فعالًا من حيث الطاقةمع أحجام الحزمة القياسية في الصناعة من 2.0 × 1.6 ملم، 2.5 × 2.0 ملم، 3.2 × 2.5 ملم، 5.0 × 3.2 ملم و 7.0 × 5.0 ملم، يسمح المذبذب بسهولة الاندماج المدمج حتى في التصميم الأكثر ضيقة.
استقرار التردد
جهاز أبراكان قابل للبرمجة في المصنع لأي تردد في نطاقهيمكن اختيار نطاق درجة حرارة واسع من ± 20ppm إلى ± 50ppm وتضمن هذه الاستقرار الترددي الصارمة اتساق التوقيت للتطبيقات الصناعية أو الاستهلاكية المحمولة.
AMMLPAALJS-24.000T هو مذبذب MEMS مقاس 2.0 × 1.6 ملم يوفر مساحة PCB مع توفير دقة عالية ، طاقة منخفضة 24 ميغاهرتز IF. يوفر هذا المذبذب إشارات ساعة مستقرة للمتحكمات الدقيقة ،حلقات ترددات الراديو وغيرها من الدوائر الرقمية بجهد إمدادات 2.25 فولت إلى 3.63 فولت ، وحد أقصى لتيار التشغيل 7.5 mA وتيار الاستعداد 1.8 μ A فقط ، مما يجعلها مثالية للأجهزة التي تعمل بالبطاريات.
AMMLPDALJS-25.0000T أكبر قليلاً ، 2.5 × 2.0 مم ويعمل عند 25 ميغاهرتز ، والتي تستخدم عادةً في إيثيرنث و USB وبعض أجهزة الراديو اللاسلكية.التيار الاحتياطي النموذجي لهذا الجهاز هو 1 μ A فقط، كما أنه يحتوي على فولتاج تشغيل مرن من 2.25 فولت إلى 3.63 فولت ، مما يضمن التشغيل الفعال في التصاميم المحمولة أو الصناعية.
MHz AMMLPDDLJS-50.0000T يستخدم حزمة 2.5 × 2.0 مم، 1 μ A طاقة الاستعداد، يدعم 1.8 فولت إمدادات الطاقة، ويعمل حتى 7.5 mA.مذبذب استهلاك الطاقة المنخفض مثالية للمساحة المطالبة وكفاءة الطاقة.
جميع الأجهزة الثلاثة لديها استقرار التردد ± 20 ppm ومخرج CMOS لتبسيط تصميم التطبيق.