Flexibilidad de diseño con los osciladores MEMS AMMLP de Abracon

En la electrónica de baja potencia, la fuente de sincronización es un impulsor oculto de la duración de la batería, la fiabilidad y el rendimiento. Durante décadas, los cristales de cuarzo fueron el elemento de sincronización estándar en la electrónica, hasta que surgieron los osciladores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) basados en silicio.

La selección de un oscilador MEMS es uno de los pasos más impactantes en el diseño de aplicaciones que van desde dispositivos portátiles y sensores IoT hasta sistemas industriales y digitales de alta velocidad. Al estar grabado en silicio, vibra a frecuencias precisas para proporcionar señales de sincronización digitales estables.

Los cristales de cuarzo, utilizados desde la década de 1930, dependen de la piezoelectricidad para vibrar a frecuencias precisas cuando se aplica voltaje. Son naturalmente estables y garantizan una sincronización confiable a largo plazo para dispositivos como microcontroladores y radios.

Sin embargo, los cristales de cuarzo son relativamente frágiles y están fijados a frecuencias específicas, lo que los hace problemáticos para las iteraciones de diseño y la personalización de frecuencias. Además, requieren milisegundos para estabilizarse después de encenderse, por lo que no son adecuados para dispositivos de baja potencia con ciclos de suspensión frecuentes.

Las alternativas electrónicas como los osciladores de resistencia-capacitor (RC) y los osciladores de inductor-capacitor (LC) pueden generar una señal de reloj a partir de componentes electrónicos, pero pueden sufrir una deriva de frecuencia debido a la temperatura, el voltaje o la edad.

Los osciladores MEMS combinan las características de estabilidad mecánica del cuarzo con la miniaturización, la resistencia a los golpes y la capacidad de configuración del silicio. Esto los hace especialmente adecuados para aplicaciones que dependen de la baja potencia, la resistencia o las limitaciones de espacio. Se activan en microsegundos, son estables a través de los cambios de temperatura y cuentan con un bajo consumo de energía, lo que equivale a tiempos de funcionamiento más largos, baterías más pequeñas y diseños más compactos y resistentes.

Opciones programables y resistentes a los golpes

Abracon ofrece una variedad de dispositivos de control de frecuencia y temporización, incluida la serie AMMLP de osciladores MEMS que brindan un control de frecuencia altamente preciso en un paquete ultracompacto y de bajo consumo (Figura 1). En comparación con el cuarzo tradicional, los dispositivos AMMLP son resistentes a los golpes, ultracompactos y programables, y ofrecen a los ingenieros opciones para adaptarse exactamente a las necesidades de frecuencia y espacio de sus diseños.

Figura 1: La serie AMMLP de osciladores MEMS de Abracon está disponible en tamaños de paquete estándar de la industria y una amplia gama de opciones de frecuencia. (Fuente de la imagen: Abracon)

Desde rastreadores de actividad física de próxima generación hasta drones autónomos, los osciladores AMMLP ofrecen la sincronización precisa y de bajo consumo que exigen las aplicaciones modernas. Al estar disponibles en una línea versátil con frecuencias que abarcan de 2.3 MHz a 170 MHz, los dispositivos AMMLP equilibran precisión, bajo consumo y flexibilidad. Son compatibles con cuatro opciones de voltaje de alimentación: 1.8 V, 2.5 V, 3.3 V y un rango continuo de 2.25 V a 3.6 V.

Desde el punto de vista de la potencia, los osciladores AMMLP están diseñados para diseños conscientes de la energía. El consumo de corriente típico es de alrededor de 6.5 mA y muchos modelos incluyen modos de espera o de salida para que los dispositivos puedan estar inactivos sin desperdiciar energía. Están disponibles en 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, y proporcionan una facilidad de integración incluso para los diseños más compactos.

Estabilidad de frecuencia

Los dispositivos Abracon se pueden programar de fábrica para casi cualquier frecuencia dentro de su rango. La estabilidad de frecuencia ajustada, con opciones de ±20 ppm a ±50 ppm en amplios rangos de temperatura, garantiza una sincronización constante para aplicaciones portátiles, industriales o de consumo.

El AMMLPAALJS-24.0000T es un oscilador MEMS de 2.0 x 1.6 mm que ahorra espacio en la placa de circuito impreso a la vez que ofrece una frecuencia de rango medio de 24 MHz con precisión y baja potencia. Proporciona una señal de reloj estable para microcontroladores, radios inalámbricas y otros circuitos digitales, que funcionan con un voltaje de suministro de 2.25 V a 3.63 V. La corriente activa máxima es de 7.5 mA, mientras que la corriente de espera es de solo 1.8 μA, lo que lo hace ideal para dispositivos alimentados por baterías.

Un poco más grande con 2.5 x 2.0 mm, el AMMLPDALJS-25.0000T funciona a 25 MHz, una frecuencia que se usa a menudo en Ethernet, USB y algunas radios inalámbricas. Con una corriente de espera típica de solo 1 μA, también funciona con el mismo rango de voltaje de alimentación flexible de 2.25 V a 3.63 V, lo que garantiza un funcionamiento energéticamente eficiente en diseños portátiles o industriales.

También disponible en un paquete de 2.5 x 2.0 mm y con un consumo de 1 μA en modo de espera, el AMMLPDDLJS-50.0000T de 50 MHz admite un suministro de 1.8 V y consume hasta 7.5 mA cuando está activo. Su tamaño compacto y su bajo consumo de energía lo convierten en una opción sólida cuando el espacio y la eficiencia energética son primordiales.

Estos tres dispositivos proporcionan estabilidad de frecuencia de ±20 ppm y salida CMOS para simplificar el diseño de la aplicación.

Conclusión

La serie AMMLP es compatible con un amplio espectro de productos electrónicos, desde dispositivos portátiles y sensores IoT hasta drones, robótica y equipos de audio/video. El rango de frecuencia, los múltiples tamaños de paquete y las opciones de voltaje de suministro brindan a los diseñadores flexibilidad para seleccionar el oscilador preciso que coincida con los requisitos de tiempo, potencia y espacio de prácticamente cualquier aplicación. Cuando cada miliamperaje adicional cuenta y cada milímetro de espacio de placa CI es importante, los osciladores AMMLP MEMS brindan a los diseñadores el margen para innovar sin compromiso.