저전력 전자 제품에서 타이밍 소스는 배터리 수명, 신뢰성 및 성능을 좌우하는 암묵적인 구동 요소입니다. 수십 년 동안 석영 크리스털은 실리콘 기반 MEMS(미세 전자 기계 시스템) 발진기가 출현할 때까지 전자 제품의 표준 타이밍 구성 요소였습니다.
MEMS 발진기를 선택하는 것은 웨어러블 장치와 IoT 센서부터 산업 및 고속 디지털 시스템에 이르는 다양한 응용 분야를 설계하는 데 가장 영향력 있는 단계 중 하나입니다. 이러한 유형의 크리스탈은 실리콘 웨이퍼에 에칭되어 정확한 주파수로 진동하여 안정적인 디지털 타이밍 신호를 제공합니다.
석영 크리스털은 1930년대부터 정확한 주파수에서 진동하기 위해 전압을 가할 때의 압전성에 의존하여 사용되어 왔습니다. 석영 크리스털은 자연스러운 안정성을 갖고 있어 마이크로 컨트롤러 및 라디오와 같은 장치에 대해 장기적으로 신뢰할 수 있는 타이밍을 보장합니다.
그러나 석영 크리스털은 상대적으로 취약하고 특정 주파수에서 작동하므로 설계 반복 및 주파수 맞춤화 중에 문제가 발생할 수 있습니다. 또한 석영 크리스털은 전원이 켜진 후 몇 밀리초 동안만 안정화되므로 절전 주기가 빈번한 저전력 장치에는 적합하지 않습니다.
RC(저항 커패시턴스) 발진기 및 LC(유도 용량 커패시턴스) 발진기와 같은 전자 대체품은 전자 부품에서 클록 신호를 생성할 수 있지만 온도, 전압 또는 노후화로 인해 주파수 드리프트가 발생할 수 있습니다.
MEMS 발진기는 석영의 기계적 안정성과 실리콘의 소형화, 내충격성 및 구성 가능성을 통합합니다. 따라서 이 발진기는 낮은 전력 소비, 내구성 또는 제한된 공간이 필요한 애플리케이션에 특히 적합합니다. 이 발진기는 마이크로초 수준의 속도로 깨어나고 안정적으로 유지되며 온도 변화 중에도 낮은 전력을 소비하므로 작동 시간이 길어지고 배터리 크기가 작아지며 디자인이 더욱 작고 내구성이 좋아집니다.
내진 및 프로그래밍 가능 옵션
Abracon은 초소형 저전력 패키지에서 고정밀 주파수 제어를 가능하게 하는 AMMLP 계열 MEMS 발진기를 포함한 다양한 타이밍 및 주파수 제어 장치를 제공합니다(그림 1). 기존 석영과 비교하여 AMMLP 장치는 충격 저항성, 초소형 크기 및 프로그래밍 가능성이 특징으로 엔지니어의 설계 빈도 및 패키징 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.
그림 1: Abracon의 AMMLP 계열 MEMS 발진기는 넓은 주파수 선택 범위를 갖춘 산업 표준 패키징을 채택합니다. (이미지 출처: 아브라콘)
차세대 피트니스 추적기부터 자율 드론에 이르기까지 AMMLP 발진기는 최신 애플리케이션에 필요한 정밀한 저전력 타이밍을 제공할 수 있습니다. AMMLP 장치의 주파수 범위는 2.3MHz ~ 170MHz이며 정밀도, 저전력 소비 및 유연성을 결합한 다양한 유형이 있습니다. 이 장치는 1.8V, 2.5V, 3.3V의 4가지 전원 공급 전압 또는 2.25V ~ 3.6V 범위의 연속 전압을 지원합니다.
전력 소비 관점에서 AMMLP 발진기는 에너지 효율성을 위해 설계되었으며 일반적인 전류 소비는 약 6.5mA입니다. 많은 모델에는 대기 또는 출력 활성화 모드도 포함되어 있어 장치가 에너지 효율적일 때 절전 모드로 들어갈 수 있습니다. 이 발진기는 2.0 x 1.6mm, 2.5 x 2.0mm, 3.2 x 2.5mm, 5.0 x 3.2mm 및 7.0 x 5.0mm의 업계 표준 패키지 크기를 채택하여 가장 컴팩트한 설계에서도 임베디드 통합을 쉽게 달성할 수 있습니다.
주파수 안정성
Abracon 장치는 공장에서 출고되기 전에 해당 범위 내의 거의 모든 주파수에 대해 프로그래밍할 수 있습니다. ±20ppm ~ ±50ppm의 넓은 온도 범위 내에서 주파수 안정성을 선택할 수 있어 휴대용 산업 또는 소비자 애플리케이션에 대한 타이밍 일관성을 보장합니다.
AMMLPAALJS-24.0000T는 고정밀, 저전력 24MHz 중간 주파수를 제공하면서 PCB 공간을 절약하는 2.0 x 1.6mm MEMS 발진기입니다. 이 발진기는 마이크로컨트롤러, 무선 RF 및 기타 디지털 회로에 안정적인 클록 신호를 제공합니다. 전원 공급 전압 범위는 2.25V ~ 3.63V이고 최대 작동 전류는 7.5mA이며 대기 전류는 1.8μA에 불과합니다. 배터리 구동 장치에 매우 적합합니다.
AMMLPDALJS-25.0000T는 2.5 x 2.0mm로 약간 더 큰 크기를 가지며 25MHz의 주파수에서 작동하며 일반적으로 이더넷, USB 및 특정 무선 라디오에 사용됩니다. 이 장치의 일반적인 대기 전류는 1μA에 불과하며 2.25V ~ 3.63V 범위의 유연한 작동 전압을 제공하므로 휴대용 또는 산업용 설계에서 높은 에너지 효율 작동을 보장합니다.
50MHz AMMLPDDLJS-50.0000T는 2.5 x 2.0mm 패키지를 채택하고 대기 전력 소비는 1μA이며, 1.8V 전원 공급 장치를 지원하고 작동 중 최대 7.5mA를 소비합니다. 이 발진기는 크기가 작고 전력 소비가 낮아 뛰어난 공간 및 에너지 효율성을 요구하는 사람들에게 이상적인 선택입니다.
세 장치 모두 ±20ppm의 주파수 안정성과 CMOS 출력을 제공하므로 애플리케이션 설계가 단순화됩니다.