Em produtos eletrônicos de baixo consumo de energia, as fontes de temporização são fatores determinantes implícitos para a vida útil, a confiabilidade e o desempenho da bateria. Durante décadas, os cristais de quartzo foram o componente de temporização padrão em produtos eletrônicos até o surgimento dos osciladores de sistemas microeletromecânicos (MEMS) baseados em silício.
A escolha de osciladores MEMS é uma das etapas mais influentes no projeto de diversas aplicações, desde dispositivos vestíveis e sensores IoT até sistemas digitais industriais e de alta velocidade. Este tipo de cristal é gravado em um wafer de silício e vibra em uma frequência precisa, fornecendo um sinal de temporização digital estável.
Os cristais de quartzo estão em uso desde a década de 1930, contando com sua piezoeletricidade quando aplicados com tensão para vibrar em frequências precisas. Os cristais de quartzo têm estabilidade natural, garantindo temporização confiável a longo prazo para dispositivos como microcontroladores e rádios.
No entanto, os cristais de quartzo são relativamente frágeis e operam em frequências específicas, o que pode causar problemas durante iterações de projeto e personalização de frequência. Além disso, os cristais de quartzo estabilizam apenas alguns milissegundos após serem ligados, o que os torna inadequados para dispositivos de baixo consumo de energia com ciclos de hibernação frequentes.
Substitutos eletrônicos, como osciladores de capacitância de resistência (RC) e osciladores de capacitância de indutância (LC), podem gerar sinais de clock a partir de componentes eletrônicos, mas podem causar desvio de frequência devido à temperatura, tensão ou envelhecimento.
Os osciladores MEMS integram a estabilidade mecânica do quartzo com a miniaturização, resistência ao impacto e configurabilidade do silício. Portanto, este oscilador é particularmente adequado para aplicações que requerem baixo consumo de energia, durabilidade ou espaço limitado. Este oscilador desperta na velocidade de microssegundos, permanece estável e consome pouca energia durante mudanças de temperatura, resultando em maior tempo de operação, bateria menor e design mais compacto e durável.
Opções programáveis e resistentes a sísmicos
A Abracon oferece uma variedade de dispositivos de temporização e controle de frequência, incluindo osciladores MEMS da série AMMLP, que permitem controle de frequência de alta precisão em embalagens ultracompactas e de baixo consumo de energia (Figura 1). Em comparação com o quartzo tradicional, os dispositivos AMMLP são caracterizados pela resistência ao choque, tamanho ultrapequeno e programabilidade, que atendem totalmente aos requisitos de frequência de projeto e embalagem dos engenheiros.
Figura 1: O oscilador MEMS da série AMMLP da Abracon adota embalagem padrão da indústria com uma ampla faixa de seleção de frequência. (Fonte da imagem: Abracon)
Desde rastreadores de fitness de última geração até drones autônomos, os osciladores AMMLP podem fornecer o tempo preciso e de baixo consumo de energia necessário para aplicações modernas. A faixa de frequência dos dispositivos AMMLP é de 2,3 MHz a 170 MHz, com uma gama completa de tipos que combinam precisão, baixo consumo de energia e flexibilidade. Esses dispositivos suportam quatro tensões de alimentação: 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V ou tensões contínuas variando de 2,25 V a 3,6 V.
Do ponto de vista do consumo de energia, os osciladores AMMLP são projetados para eficiência energética, com um consumo de corrente típico de aproximadamente 6,5 mA. Muitos modelos também incluem modos de espera ou habilitação de saída, permitindo que eles entrem no modo de suspensão enquanto o dispositivo economiza energia. Este oscilador adota tamanhos de pacote padrão da indústria 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 e 7,0 x 5,0 mm, facilitando a integração incorporada mesmo no design mais compacto.
Estabilidade de frequência
Os dispositivos Abracon podem ser programados para praticamente qualquer frequência dentro de sua faixa antes de saírem da fábrica. A estabilidade de frequência pode ser selecionada dentro de uma ampla faixa de temperatura de ± 20 ppm a ± 50 ppm, garantindo consistência de tempo para aplicações industriais ou de consumo portáteis.
AMMLPAALJS-24.0000T é um oscilador MEMS de 2,0 x 1,6 mm que economiza espaço na PCB e fornece frequência intermediária de 24 MHz de alta precisão e baixa potência. Este oscilador fornece sinais de clock estáveis para microcontroladores, RF sem fio e outros circuitos digitais. A tensão da fonte de alimentação varia de 2,25 V a 3,63 V, e sua corrente máxima de operação é de 7,5 mA, com corrente de espera de apenas 1,8 µ A. É muito adequado para dispositivos alimentados por bateria.
AMMLPDALJS-25.0000T tem um tamanho um pouco maior de 2,5 x 2,0 mm e opera a uma frequência de 25 MHz, que é comumente usada para Ethernet, USB e alguns rádios sem fio. A corrente de espera típica deste dispositivo é de apenas 1 µ A, e também possui uma tensão operacional flexível que varia de 2,25 V a 3,63 V, garantindo operação de alta eficiência energética em projetos portáteis ou industriais.
O AMMLPDDLJS-50.0000T de 50 MHz adota um pacote de 2,5 x 2,0 mm, com consumo de energia em standby de 1 µ A, suporta fonte de alimentação de 1,8 V e consome até 7,5 mA durante a operação. Este oscilador é compacto e possui baixo consumo de energia, sendo a escolha ideal para quem necessita de excelente espaço e eficiência energética.
Todos os três dispositivos possuem estabilidade de frequência de ± 20 ppm e saída CMOS, o que simplifica o design da aplicação.