Design-Flexibilität mit den MEMS-Oszillatoren AMMLP von Abracon

In der Niederleistungselektronik ist die Timing-Quelle ein versteckter Faktor für die Lebensdauer der Batterie, die Zuverlässigkeit und die Performance. Jahrzehntelang waren Quarzkristalle das Standardzeitgeberelement in der Elektronik, bis mikroelektromechanische Systeme (MEMS) auf Siliziumbasis aufkamen.

Die Auswahl eines MEMS-Oszillators ist einer der wichtigsten Schritte bei der Entwicklung von Anwendungen, die von Wearables und IoT-Sensoren bis hin zu industriellen und digitalen Highspeed-Systemen reichen. Sie sind in Silizium eingraviert und vibrieren mit präzisen Frequenzen, um stabile digitale Zeitsignale zu liefern.

Quarzkristalle, die seit den 1930er Jahren verwendet werden, beruhen auf der Piezoelektrizität und schwingen bei Anlegen einer Spannung mit präzisen Frequenzen. Sie sind von Natur aus stabil und gewährleisten eine zuverlässige, langfristige Zeitmessung für Geräte wie Mikrocontroller und Funkgeräte.

Quarzkristalle sind jedoch relativ zerbrechlich und auf bestimmte Frequenzen fixiert, was sie für Designiterationen und Frequenzanpassungen problematisch macht. Außerdem benötigen sie Millisekunden, um sich nach dem Einschalten zu stabilisieren, so dass sie für Geräte mit geringem Stromverbrauch und häufigen Schlafzyklen schlecht geeignet sind.

Elektronische Alternativen wie RC-Oszillatoren (Widerstand-Kondensator-Schaltung) und LC-Oszillatoren (Induktivität-Kondensator-Schaltung) können ein Taktsignal aus elektronischen Bauteilen erzeugen, unterliegen jedoch einer temperatur-, spannungs- oder alterungsbedingten Frequenzdrift.

MEMS-Oszillatoren kombinieren die mechanischen Stabilitätseigenschaften von Quarz mit der Miniaturisierung, Stoßfestigkeit und Konfigurierbarkeit von Chips. Dadurch eignen sie sich besonders für Anwendungen, die auf geringen Stromverbrauch, Robustheit oder Platzmangel angewiesen sind. Sie erwachen in Mikrosekunden, sind stabil bei Temperaturschwankungen und zeichnen sich durch eine geringe Leistungsaufnahme aus, was zu längeren Laufzeiten, kleineren Batterien und kompakteren und robusteren Designs führt.

Stoßsichere, programmierbare Optionen

Abracon bietet eine Reihe von Bauteilen für Timing und Frequenzsteuerung an, darunter die MEMS-Oszillatoren der AMMLP-Serie, die eine hochpräzise Frequenzsteuerung in einem ultrakompakten Gehäuse mit geringem Stromverbrauch ermöglichen (Abbildung 1). Im Vergleich zu herkömmlichem Quarz sind AMMLP-Bauelemente stoßfest, ultrakompakt und programmierbar und bieten Ingenieuren die Möglichkeit, die Frequenz- und Platzanforderungen ihrer Designs genau zu erfüllen.

Abbildung 1: Die MEMS-Oszillatoren der AMMLP-Serie von Abracon sind in branchenüblichen Gehäusegrößen und mit einer breiten Palette von Frequenzoptionen erhältlich. (Bildquelle: Abracon)

Von Fitness-Trackern der nächsten Generation bis hin zu autonomen Drohnen - AMMLP-Oszillatoren liefern das präzise, stromsparende Timing, das moderne Anwendungen erfordern. Die AMMLP-Komponenten sind in einer vielseitigen Reihe mit Frequenzen von 2,3 MHz bis 170 MHz erhältlich und bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Präzision, geringem Stromverbrauch und Flexibilität. Sie unterstützen vier Versorgungsspannungen: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V und ein kontinuierlicher Bereich von 2,25 V bis 3,6 V.

Vom Standpunkt des Stromverbrauchs aus betrachtet, sind AMMLP-Oszillatoren für energiebewusste Designs ausgelegt. Die typische Stromaufnahme liegt bei etwa 6,5 mA, und viele Modelle verfügen über einen Standby-Modus oder einen Modus zur Freigabe der Ausgänge, so dass die Komponenten in den Ruhezustand gehen können, ohne Energie zu verschwenden. Sie sind in den Industriestandard-Gehäusegrößen 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm und 7,0 x 5,0 mm erhältlich und ermöglichen eine einfache Integration selbst für die kompaktesten Designs.

Frequenzstabilität

Die Abracon-Komponenten können werkseitig für fast jede Frequenz innerhalb ihres Bereichs programmiert werden. Die hohe Frequenzstabilität mit Optionen von ±20 ppm bis ±50 ppm über einen weiten Temperaturbereich gewährleistet ein konsistentes Timing für tragbare, industrielle oder Verbraucheranwendungen.

Der AMMLPAALJS-24.0000T ist ein 2,0 x 1,6 mm großer MEMS-Oszillator, der Platz auf der Leiterplatte spart und gleichzeitig eine 24-MHz-Frequenz im mittleren Frequenzbereich mit hoher Präzision und geringem Stromverbrauch liefert. Er liefert ein stabiles Taktsignal für Mikrocontroller, drahtlose Funkgeräte und andere digitale Schaltungen und arbeitet mit einer Versorgungsspannung von 2,25 V bis 3,63 V. Der maximale Strom im Aktivmodus beträgt 7,5 mA, während der Standby-Strom nur 1,8 µA beträgt, was ihn ideal für batteriebetriebene Geräte macht.

Der AMMLPDALJS-25.0000T ist mit 2,5 x 2,0 mm etwas größer und arbeitet mit 25 MHz, einer Frequenz, die häufig in Ethernet-, USB- und einigen drahtlosen Funkgeräten verwendet wird. Mit einem typischen Standby-Strom von nur 1 µA arbeitet er mit demselben flexiblen Versorgungsspannungsbereich von 2,25 V bis 3,63 V und gewährleistet so einen energieeffizienten Betrieb in tragbaren oder industriellen Designs.

Der ebenfalls in einem 2,5 x 2,0 mm großen Gehäuse erhältliche AMMLPDDLJS-50.0000T für 50 MHz, der im Standby 1 µA verbraucht, unterstützt eine 1,8V-Versorgung und zieht im aktiven Zustand bis zu 7,5 mA. Seine kompakte Größe und sein geringer Stromverbrauch machen ihn zu einer guten Wahl, wenn Platz und Energieeffizienz von größter Bedeutung sind.

Alle drei Komponenten bieten eine Frequenzstabilität von ±20 ppm und einen CMOS-Ausgang zur Vereinfachung des Anwendungsdesigns.

Fazit

Die AMMLP-Serie ist mit einem breiten Spektrum an Elektronik kompatibel, von Wearables und IoT-Sensoren bis hin zu Drohnen, Robotik und Audio-/Videogeräten. Der Frequenzbereich, die verschiedenen Gehäusegrößen und die Optionen für die Versorgungsspannung bieten Entwicklern die Flexibilität, den richtigen Oszillator für die Zeit-, Leistungs- und Platzanforderungen praktisch jeder Anwendung auszuwählen. Wenn jedes zusätzliche Milliampere zählt und jeder Millimeter Platz auf der Leiterplatte wichtig ist, bieten AMMLP-MEMS-Oszillatoren den Entwicklern den Spielraum für kompromisslose Innovationen.