En los productos electrónicos de bajo consumo, las fuentes de sincronización son factores determinantes implícitos en la duración, la confiabilidad y el rendimiento de la batería. Durante décadas, los cristales de cuarzo han sido el componente de temporización estándar en los productos electrónicos hasta la aparición de los osciladores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) basados en silicio.
La elección de osciladores MEMS es uno de los pasos más influyentes en el diseño de diversas aplicaciones que van desde dispositivos portátiles y sensores de IoT hasta sistemas digitales industriales y de alta velocidad. Este tipo de cristal está grabado en una oblea de silicio y vibra a una frecuencia precisa, proporcionando una señal de sincronización digital estable.
Los cristales de cuarzo se han utilizado desde la década de 1930 y dependen de su piezoelectricidad cuando se les aplica voltaje para vibrar a frecuencias precisas. Los cristales de cuarzo tienen una estabilidad natural, lo que garantiza una sincronización fiable a largo plazo para dispositivos como microcontroladores y radios.
Sin embargo, los cristales de cuarzo son relativamente frágiles y operan a frecuencias específicas, lo que puede causar problemas durante las iteraciones del diseño y la personalización de frecuencias. Además, los cristales de cuarzo sólo se estabilizan unos pocos milisegundos después de ser encendidos, lo que los hace inadecuados para dispositivos de bajo consumo con ciclos de suspensión frecuentes.
Los sustitutos electrónicos, como los osciladores de capacitancia de resistencia (RC) y los osciladores de capacitancia de inductancia (LC), pueden generar señales de reloj a partir de componentes electrónicos, pero pueden causar una desviación de frecuencia debido a la temperatura, el voltaje o el envejecimiento.
Los osciladores MEMS integran la estabilidad mecánica del cuarzo con la miniaturización, la resistencia al impacto y la configurabilidad del silicio. Por lo tanto, este oscilador es particularmente adecuado para aplicaciones que requieren bajo consumo de energía, durabilidad o espacio limitado. Este oscilador se activa a una velocidad de microsegundos, permanece estable y consume poca energía durante los cambios de temperatura, lo que resulta en un tiempo de funcionamiento más prolongado, un tamaño de batería más pequeño y un diseño más compacto y duradero.
Opciones programables y resistentes a los terremotos
Abracon ofrece una gama de dispositivos de control de frecuencia y temporización, incluidos los osciladores MEMS de la serie AMMLP, que permiten un control de frecuencia de alta precisión en un paquete ultracompacto y de baja potencia (Figura 1). En comparación con el cuarzo tradicional, los dispositivos AMMLP se caracterizan por su resistencia a los golpes, su tamaño ultra pequeño y su capacidad de programación, que cumplen plenamente con los requisitos de frecuencia de diseño y embalaje de los ingenieros.
Figura 1: El oscilador MEMS de la serie AMMLP de Abracon adopta un paquete estándar de la industria con un amplio rango de selección de frecuencia. (Fuente de la imagen: Abracón)
Desde rastreadores de actividad física de próxima generación hasta drones autónomos, los osciladores AMMLP pueden proporcionar la sincronización precisa y de bajo consumo necesaria para las aplicaciones modernas. El rango de frecuencia de los dispositivos AMMLP es de 2,3 MHz a 170 MHz, con una gama completa de tipos que combinan precisión, bajo consumo de energía y flexibilidad. Estos dispositivos admiten cuatro voltajes de alimentación: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V o voltajes continuos que van desde 2,25 V a 3,6 V.
Desde una perspectiva de consumo de energía, los osciladores AMMLP están diseñados para la eficiencia energética, con un consumo de corriente típico de aproximadamente 6,5 mA. Muchos modelos también incluyen modos de espera o activación de salida, lo que les permite ingresar al modo de suspensión mientras el dispositivo ahorra energía. Este oscilador adopta tamaños de paquete estándar de la industria de 2,0 x 1,6 mm, 2,5 x 2,0 mm, 3,2 x 2,5 mm, 5,0 x 3,2 mm y 7,0 x 5,0 mm, lo que facilita la integración integrada incluso en el diseño más compacto.
Estabilidad de frecuencia
Los dispositivos Abracon se pueden programar para casi cualquier frecuencia dentro de su rango antes de salir de fábrica. La estabilidad de frecuencia se puede seleccionar dentro de un amplio rango de temperatura de ± 20 ppm a ± 50 ppm, lo que garantiza consistencia de sincronización para aplicaciones industriales o de consumo portátiles.
AMMLPAALJS-24.0000T es un oscilador MEMS de 2,0 x 1,6 mm que ahorra espacio en la PCB y al mismo tiempo proporciona una frecuencia intermedia de 24 MHz de baja potencia y alta precisión. Este oscilador proporciona señales de reloj estables para microcontroladores, RF inalámbrico y otros circuitos digitales. El voltaje de la fuente de alimentación varía de 2,25 V a 3,63 V, y su corriente máxima de funcionamiento es de 7,5 mA, con una corriente de espera de solo 1,8 µA. Es muy adecuado para dispositivos que funcionan con baterías.
AMMLPDALJS-25.0000T tiene un tamaño ligeramente mayor de 2,5 x 2,0 mm y opera a una frecuencia de 25 MHz, que se usa comúnmente para Ethernet, USB y ciertas radios inalámbricas. La corriente de espera típica de este dispositivo es de solo 1 µA y también tiene un voltaje de funcionamiento flexible que oscila entre 2,25 V y 3,63 V, lo que garantiza un funcionamiento de alta eficiencia energética en diseños portátiles o industriales.
El AMMLPDDLJS-50.0000T de 50 MHz adopta un encapsulado de 2,5 x 2,0 mm, con un consumo de energía en espera de 1 µA, admite una fuente de alimentación de 1,8 V y consume hasta 7,5 mA durante el funcionamiento. Este oscilador es de tamaño compacto y tiene bajo consumo de energía, lo que lo convierte en una opción ideal para quienes requieren excelente espacio y eficiencia energética.
Los tres dispositivos tienen una estabilidad de frecuencia de ± 20 ppm y salida CMOS, lo que simplifica el diseño de aplicaciones.