使用32.768KHz纳米功率MEMS振荡器驱动多个负载

ILSI America成立于1987年,总部位于加州科斯塔梅萨.始终不断发展努力成为石英晶体和时钟晶体振荡器的供应商,以支持北美频率控制市场.ILSI晶振均采用优异,无铅材料生产,致力于不断提高质量管理体系的有效性和对客户满意度的承诺.下面给大家介绍由ILSI晶振公司提出的使用32.768KHz纳米功率MEMS振荡器驱动多个负载.

优化电路板空间和管理可穿戴设备的功耗对于在这个快速增长的消费群体中保持竞争力至关重要.耗电量更少,电池寿命延长或提供减少电池尺寸的选项.基于MEMS的参考时钟提供了传统石英晶体计时组件的替代方案,其优点包括显着减少占地面积,提高精度和降低系统功耗.此外,利用一个超小型纳米功率振荡器驱动多个负载的能力是MEMS支持这些改进的一种方式.

可穿戴设备通常包括低功耗MCU和低功耗RF收发器（BLE1）和传感器,如图1的框图所示.MCU和BLE设备占用系统功率预算的高百分比并且设计为大部分时间都处于睡眠模式以节省电力.在此模式下,所有高频振荡器和PLL均被禁用.唯一连续工作的时钟源是源自始终导通的32.768kHz谐振器驱动的振荡器：

1.MCURTC使用的32.768kHz晶振和定时器32.768kHz振荡器作为BLE睡眠时钟参考*

*BLE-蓝牙低功耗在当今的可穿戴设备中无处不在.

另一种节省空间和功耗的解决方案是使用一个基于MEMS的32.768kHz IM890超小型振荡器和TCXO来代替多个32.768kHz石英晶体振荡器.一个IM8XX的输出驱动器可以轻松驱动MCU和BLE器件的32.768kHz晶振输入,而无需任何信号反射.

图2显示了如何使用一个IM890振荡器代替两个32.768K晶体谐振器.当驱动5pF负载时,IM890的典型上升/下降时间为20ns.IM890输出驱动器能够驱动高达100pF的组合走线和IC负载,无反射,消除了信号完整性问题.

信号完整性可以通过IBIS仿真来证明,如下图所示,具有各种传输线条件和输出驱动设置.仿真设置如图3所示.使用了Vdd=1.8V的IM890 LVCMOS输出驱动器的IBIS模型.为了模拟IM890看到的负载,在每条传输线的末端放置一个不同pF值的电容.

图4和图5显示了在IBIS仿真期间获得的每个负载（C1,C2）的时钟信号波形,具有以下设置：

1532输出驱动器=LVCMOS50Ω

传输线长度=6英寸

C1=20pF;C2=30pF

每条走线的电容约为17pF,1532输出驱动器的总负载为17pF*2+20pF+30pF=84pF.从波形可以看出,容性负载会增加上升/下降时间,但不会降低任一负载下的时钟波形.

图6示出了在100Ω10英寸迹线末端的C1处的LVCMOS驱动器532的波形;C1=C2=5pF.

在大多数应用中,32.768KHz IM890振荡器为系统内的多个IC提供了出色的时钟源.这有助于降低系统的总功耗,提高其可靠性并减小电路板尺寸和BOM.ILSI为15xx晶体振荡器提供IBIS模型,强烈建议运行仿真来验证特定PCB配置的信号完整性.