典型的移动设备,取决于应用处理器的选择、分区和它支持的其他功能,可以包含几个定时设备,包括一个或多个32千赫时钟,无论是PMIC贴片振荡器的一部分,还是以PMIC的XIN引脚供电的外部振荡器,在挂起/休眠状态下对电池寿命的延长起着重要作用.SiT15xx系列是SiTime公司的新一代硅微机电系统32千赫振荡器,为传统片内振荡器、外部石英振荡器或石英晶体(XTALs)提供了一种省电的替代方案.
在移动设备中,32.768kHzXTAL可以替换为SiT15xx贴片晶振,以进一步降低功耗.这些MEMS振荡器具有低功率输出,具有750nA核心电源电流(典型值).SiT15xx具有额外的省电功能,例如低至1.2V的工作频率,低至1Hz的可编程频率以及可编程输出摆幅.
可编程频率
基于MEMS的振荡器基于可编程架构,允许定制包括频率和电源电压在内的功能.这些可编程功能可用于优化系统设计,包括降低功耗.例如,SiT15xxMEMS振荡器的频率可编程为1Hz至32.768kHz,功率为2.降低频率会显着降低输出负载电流(C*V*F).例如,将频率从32.768K降低到10kHz可将负载电流提高70％.同样,将输出频率从32.768kHz降低到1Hz会使负载电流降低99％以上.(参见下面的示例.)由于低频谐振器的物理尺寸限制,QuartzXTAL不能提供低于32.768kHz的频率.
可编程输出
最新一代基于MEMS的有源晶振提供的另一项新的省电功能是纳米驱动,一种可编程输出摆幅.此功能允许将输出摆幅编程为较低的电压摆幅,并与PMIC/芯片组匹配,如图3所示.该可编程输出级可最大限度地降低功耗并保持与下游有源贴片晶振输入的兼容性.输出摆幅可从全摆幅降至200mV,与全摆幅LVCMOS相比,功耗降低40％.

图3:纳米驱动输出摆幅可编程至200毫伏,以最大限度降低功耗

降低频率和输出摆幅以降低电流消耗以下示例说明了如何降低输出摆幅和频率对电流消耗的影响.无负载电源电流-在计算SiT15xx晶振的空载功率时,需要添加内核和输出驱动器组件.由于输出电压摆幅可以设置为在200mV和800mV之间减小摆幅,因此输出驱动器电流是可变的.因此,空载工作电源电流分为核心和输出驱动两部分.以下示例说明了降低摆动输出的低功耗优势.例如,与LVCMOS(2.1V)摆幅相比,没有负载电流提高20％以上.
方程式如下:
总供电电流(空载)=IddCore+Idd输出级其中,
•IddCore=750nA
•Idd输出级=(165nA/V)(Voutpp)
•对于纳米驱动减少摆幅,选择输出电压摆幅或VOH/VOL
例1:全摆幅LVCMOS
•Vdd=3.3V(Avg)
•Voutpp=2.1V(设备的最大输出)
•IddCore=750nA
•Idd输出级=(165nA/V)(2.1V)=347nA
无负载电源电流=750nA+397nA=1097nA
示例2:纳米驱动减少摆动
•Vdd=3.3V(Avg)
•纳米驱动输出选择:
•Voutpp=VOH-VOL=0.6V
•其中,VOH=1.1V,VOL=0.5V
•IddCore=750nA
•Idd输出级=(165nA/V)(0.6V)=100nA
纳米驱动无负载电源电流=750nA+100nA=850nA
带负载的总供电电流-要计算总供电电流,包括负载,请按照下面列出的公式计算.额外的负载电流来自负载电容,输出电压和频率(C*V*F)的组合.由于MEMS 0scillator包括纳米驱动减少MEMS贴片晶振摆幅输出和低至1Hz的可选输出频率,因此这两个变量将显着改善负载电流.当考虑负载电流时,纳米驱动的好处确实变得很重要.如示例4所示,纳米驱动的功率降低了40％以上.降低输出时钟频率可显着降低负载电流.
总电流=Idd核心+Idd输出驱动器+负载电流在哪里,
•IddCore=750nA
•Idd输出级=(165nA/V)(Voutpp)
•IddLoad=CLoad*Vout*频率
•假设负载电容为10p
移动设备中的电池在长暂停/睡眠状态期间比在其活动状态期间丢失更多容量.低功耗状态下电池消耗的主要原因是由32kHz计时振荡器提供时钟的电源和电池管理电路.在暂停/休眠状态期间保持电池容量的最佳解决方案是利用新的微功耗可编程1Hz至32kHz硅MEMS可编程晶体振荡器提供的省电方案.通过编程这种新型振荡器的频率和输出电压,可以根据移动设备中的特定功率管理实现显着降低电流消耗.

正在载入评论数据...

上一篇：BER和0scillator噪声的关系及其意义

下一篇：跟着TXC回顾经典的晶振故障问题和处理方法

此文关键字： MEMS振荡器应用方案 32.768K可编程振荡器 KHz可编程晶振技术

姓名：
邮箱：
正文：

资讯中心

金洛博客

32.768K可编程振荡器时序应用的技术原理

相关资讯