Flessibilità di progettazione con gli oscillatori MEMS AMMLP di Abracon

Nell'elettronica a bassa potenza, la sorgente di temporizzazione è un fattore nascosto che influenza la durata, l'affidabilità e le prestazioni della batteria. Per decenni, i cristalli di quarzo sono stati l'elemento di temporizzazione standard nell'elettronica, finché non sono emersi gli oscillatori microelettromeccanici (MEMS) basati sul silicio.

La scelta di un oscillatore MEMS è uno dei passaggi più consequenziali nella progettazione di applicazioni che spaziano dai dispositivi indossabili e dai sensori IoT ai sistemi digitali industriali e ad alta velocità. Gli oscillatori MEMS sono incisi nel silicio e vibrano a frequenze precise per fornire segnali di temporizzazione digitali stabili.

I cristalli di quarzo, utilizzati fin dagli anni '30, sfruttano la piezoelettricità per vibrare a frequenze precise quando viene applicata una tensione. Naturalmente stabili, garantiscono una temporizzazione affidabile e a lungo termine per dispositivi quali microcontroller e radio.

Tuttavia, i cristalli di quarzo sono relativamente fragili e sono fissati a frequenze specifiche, il che li rende problematici per le iterazioni progettuali e la personalizzazione delle frequenze. Inoltre, richiedono alcuni millisecondi per stabilizzarsi dopo l'accensione, quindi non sono adatti a dispositivi a basso consumo con frequenti cicli di sospensione.

Le alternative elettroniche come gli oscillatori con resistore-condensatore (RC) e gli oscillatori con induttore-condensatore (LC) possono generare un segnale di clock dai componenti elettronici, ma possono subire variazioni di frequenza dovute a temperatura, tensione o età.

Gli oscillatori MEMS combinano le caratteristiche di stabilità meccanica del quarzo con la miniaturizzazione, la resistenza agli urti e la configurabilità del silicio. Ciò li rende particolarmente adatti per applicazioni che richiedono basso consumo, robustezza o con vincoli di spazio. Si attivano in pochi microsecondi, sono stabili nonostante le oscillazioni di temperatura e hanno un basso assorbimento di potenza, il che si traduce in tempi di funzionamento più lunghi, batterie più piccole e progetti più compatti e robusti.

Opzioni programmabili e resistenti agli urti

Abracon offre una gamma di dispositivi di controllo della temporizzazione e della frequenza, tra cui la serie AMMLP di oscillatori MEMS che fornisce un controllo di frequenza estremamente preciso in un contenitore ultracompatto e a basso consumo (Figura 1). Rispetto al quarzo tradizionale, i dispositivi AMMLP sono resistenti agli urti, ultracompatti e programmabili e offrono agli ingegneri la possibilità di soddisfare esattamente le esigenze di frequenza e ingombro dei progetti.

Figura 1: La serie AMMLP di oscillatori MEMS di Abracon è disponibile in contenitori di formato standard del settore e in un'ampia gamma di opzioni di frequenza. (Immagine per gentile concessione di Abracon)

Dai fitness tracker di prossima generazione ai droni autonomi, gli oscillatori AMMLP garantiscono la temporizzazione precisa e a basso consumo richiesta dalle applicazioni moderne. Disponibili in una gamma versatile con frequenze che vanno da 2,3 MHz a 170 MHz, i dispositivi AMMLP coniugano precisione, basso consumo e flessibilità. Supportano quattro opzioni di tensione di alimentazione: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V e un intervallo continuo da 2,25 V a 3,6 V.

Dal punto di vista energetico, gli oscillatori AMMLP sono stati realizzati per progetti attenti al risparmio energetico. L'assorbimento di corrente tipico è di circa 6,5 mA e molti modelli includono modalità standby o di abilitazione uscita, in modo da passare alla modalità di sospensione senza sprecare energia. Disponibili in contenitori di formato standard del settore pari a 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm e 7,0 x 5,0 mm, assicurano una facile integrazione anche nei progetti più compatti.

Stabilità della frequenza

I dispositivi di Abracon possono essere programmati in fabbrica per quasi tutte le frequenze all'interno del loro campo. La rigida stabilità della frequenza, con opzioni da ±20 ppm a ±50 ppm in ampi intervalli di temperatura, garantisce una temporizzazione costante in applicazioni portatili, industriali o consumer.

Il modello AMMLPAALJS-24.0000T è un oscillatore MEMS da 2,0 x 1,6 mm salvaspazio che offre una frequenza media di 24 MHz con precisione e basso consumo. Fornisce un segnale di clock stabile per microcontroller, radio wireless e altri circuiti digitali, funzionando con una tensione di alimentazione da 2,25 V a 3,63 V. La corrente attiva massima è di 7,5 mA, mentre la corrente di standby è di soli 1,8 µA, il che lo rende ideale per dispositivi alimentati a batteria.

Leggermente più grande (2,5 x 2,0 mm), AMMLPDALJS-25.0000T funziona a 25 MHz, una frequenza spesso utilizzata in dispositivi Ethernet, USB e alcune radio wireless. Con una corrente di standby tipica di solo 1 µA, funziona anche con lo stesso intervallo di tensione di alimentazione flessibile da 2,25 V a 3,63 V, garantendo un funzionamento efficiente dal punto di vista energetico in progetti portatili o industriali.

Disponibile anche in un contenitore da 2,5 x 2,0 mm e con un consumo di 1 µA in standby, il modello a 50 MHz AMMLPDDLJS-50.0000T supporta un'alimentazione da 1,8 V e assorbe fino a 7,5 mA quando è attivo. Il suo formato compatto e il basso consumo energetico lo rendono una scelta ideale quando spazio ed efficienza energetica sono fattori cruciali.

Tutti e tre questi dispositivi offrono una stabilità della frequenza di ±20 ppm e un'uscita CMOS per semplificare la progettazione dell'applicazione.

Conclusione

La serie AMMLP è compatibile con un'ampia gamma di dispositivi elettronici, da quelli indossabili e dai sensori IoT ai droni, alla robotica e alle apparecchiature audiovisive. Il campo di frequenza, i diversi formati del contenitore e le opzioni di tensione di alimentazione offrono ai progettisti la flessibilità necessaria per selezionare l'oscillatore più adatto alle esigenze di temporizzazione, potenza e spazio di pressoché qualsiasi applicazione. Quando ogni milliampere in più conta e ogni millimetro di spazio sulla PCB è importante, gli oscillatori MEMS AMMLP offrono ai progettisti le opzioni per innovare senza compromessi.