Trong các thiết bị điện tử công suất thấp, nguồn định thời là yếu tố tiềm ẩn ảnh hưởng đến tuổi thọ, độ tin cậy và hiệu suất của pin. Trong nhiều thập kỷ, tinh thể thạch anh đã là bộ phận đo thời gian tiêu chuẩn trong thiết bị điện tử cho đến khi có sự ra đời của bộ dao động hệ thống cơ điện vi cơ (MEMS) dựa trên silicon.
Việc lựa chọn bộ dao động MEMS là một trong những bước có ảnh hưởng nhất trong việc thiết kế các ứng dụng từ thiết bị đeo và cảm biến IoT đến các hệ thống kỹ thuật số công nghiệp và tốc độ cao. Tinh thể này được khắc trên một tấm wafer silicon và rung ở tần số chính xác để cung cấp tín hiệu thời gian kỹ thuật số ổn định.
Tinh thể thạch anh đã được sử dụng từ những năm 1930 và dựa vào đặc tính áp điện của điện áp đặt vào để dao động ở tần số chính xác. Độ ổn định tự nhiên của tinh thể thạch anh đảm bảo thời gian hoạt động lâu dài và đáng tin cậy của các thiết bị như bộ vi điều khiển và radio.
Tuy nhiên, tinh thể thạch anh tương đối giòn và hoạt động ở một tần số cụ thể, gây ra vấn đề trong quá trình lặp lại thiết kế và tùy chỉnh tần số. Ngoài ra, tinh thể thạch anh chỉ ổn định vài mili giây sau khi được cấp năng lượng, khiến chúng không phù hợp với các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp có chu kỳ ngủ thường xuyên.
Các lựa chọn thay thế điện tử, chẳng hạn như bộ dao động RC và LC, có thể tạo ra tín hiệu đồng hồ từ các linh kiện điện tử, nhưng có thể làm lệch tần số do nhiệt độ, điện áp hoặc lão hóa.
Bộ dao động MEMS kết hợp tính ổn định cơ học của thạch anh với khả năng thu nhỏ, chống va đập và khả năng cấu hình của silicon. Do đó, bộ tạo dao động này lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu mức tiêu thụ điện năng thấp, không gian chắc chắn hoặc hạn chế. Bộ tạo dao động khởi động ở tốc độ micro giây, duy trì độ ổn định và mức tiêu thụ điện năng thấp khi thay đổi nhiệt độ, dẫn đến thời gian hoạt động lâu hơn, pin nhỏ hơn và thiết kế nhỏ gọn, chắc chắn hơn.
Tùy chọn địa chấn, lập trình
Abracan cung cấp nhiều loại thiết bị điều khiển tần số và định giờ, bao gồm bộ tạo dao động MEMS dòng AMMLP, để điều khiển tần số có độ chính xác cao trong một gói siêu nhỏ gọn, tiêu thụ điện năng thấp (Hình 1). So với thạch anh truyền thống, thiết bị AMMLP được đặc trưng bởi khả năng chống va đập, kích thước siêu nhỏ và khả năng lập trình, v.v., đáp ứng hoàn toàn tần suất thiết kế và yêu cầu đóng gói của các kỹ sư.
Hình 1: Bộ tạo dao động MEMS dòng AMMLP của Abracan có bao bì tiêu chuẩn công nghiệp và dải lựa chọn tần số rộng. Nguồn ảnh: Abracan)
Từ thế hệ máy theo dõi thể dục mới đến máy bay không người lái tự động, Bộ tạo dao động AMMLP cung cấp thời gian chính xác, tiêu thụ điện năng thấp cho các ứng dụng hiện đại. Các thiết bị AMMLP có dải tần từ 2,3 MHz đến 170 MHz và có nhiều độ chính xác, mức tiêu thụ điện năng thấp và tính linh hoạt. Các thiết bị này hỗ trợ bốn điện áp cung cấp: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V hoặc 2,25 V đến 3,6 V liên tục.
Từ quan điểm tiêu thụ năng lượng, Bộ tạo dao động AMMLP được chế tạo để bảo tồn năng lượng, thường có mức tiêu thụ hiện tại khoảng 6,5 mA và nhiều kiểu máy cũng bao gồm chế độ Chờ hoặc Cho phép đầu ra để chuyển sang trạng thái không hoạt động khi thiết bị tiết kiệm năng lượng. Với kích thước gói tiêu chuẩn công nghiệp là 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm và 7,0 x 5,0 mm, bộ dao động cho phép tích hợp nhúng dễ dàng ngay cả trong thiết kế nhỏ gọn nhất.
Sự ổn định của tần số
Thiết bị Abracan được nhà máy lập trình cho hầu hết mọi tần số trong phạm vi của nó. Có thể chọn phạm vi nhiệt độ rộng từ ± 20 ppm đến ± 50 ppm và độ ổn định tần số nghiêm ngặt như vậy đảm bảo tính nhất quán về thời gian cho các ứng dụng công nghiệp hoặc tiêu dùng di động.
AMMLPAALJS-24.000T là bộ tạo dao động MEMS 2.0 x 1.6 mm giúp tiết kiệm không gian PCB đồng thời mang lại độ chính xác cao, công suất thấp 24 MHz IF. Bộ tạo dao động này cung cấp tín hiệu đồng hồ ổn định cho bộ vi điều khiển, tần số vô tuyến và các mạch kỹ thuật số khác với điện áp cung cấp từ 2,25 V đến 3,63 V, dòng điện hoạt động tối đa 7,5 mA và dòng điện chờ chỉ 1,8 µA, lý tưởng cho các thiết bị chạy bằng pin.
AMMLPDALJS-25.0000T lớn hơn một chút, 2,5 x 2,0 mm và hoạt động ở tần số 25 MHz, thường được sử dụng cho Ethernet, USB và một số đài không dây. Dòng điện chờ thông thường của thiết bị này chỉ là 1 µA và nó cũng có điện áp hoạt động linh hoạt từ 2,25 V đến 3,63 V, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong các thiết kế di động hoặc công nghiệp.
MHz AMMLPDDLJS-50.0000T sử dụng gói 2,5 x 2,0 mm, nguồn điện dự phòng 1 µA, hỗ trợ nguồn điện 1,8 V và hoạt động ở dòng điện lên đến 7,5 mA. Bộ tạo dao động nhỏ gọn, tiêu thụ điện năng thấp lý tưởng cho những yêu cầu về không gian và tiết kiệm năng lượng.
Cả ba thiết bị đều có độ ổn định tần số ± 20 ppm và đầu ra CMOS để đơn giản hóa thiết kế ứng dụng.