Zrozumienie parametrów oscylatora krystalicznego pod kątem optymalizacji doboru komponentów

Praca przy niskim zużyciu energii: częsty priorytet

Mimo tendencji ku coraz wyższym częstotliwościom taktowania procesorów i szybkości transmisji danych, wciąż istnieje duże zapotrzebowanie na oscylatory krystaliczne o niższych częstotliwościach do zastosowań w synchronizacji o bardzo niskim poborze mocy. Na przykład miniaturowy oscylator do montażu powierzchniowego ECS-327MVATX pracuje ze stałą częstotliwością 32,768kHz i posiada funkcję MultiVolt (od 1,6 do 3,6V). Dzięki zapotrzebowaniu na prąd o wartości zaledwie 200µA i wyjściu CMOS typu single-ended, jest to doskonałe rozwiązanie do zastosowań w zegarach czasu rzeczywistego (RTC), urządzeniach o niskim poborze mocy i przenośnych, przemysłowych oraz w Internecie rzeczy (IoT). Jest oferowany w rozmiarach obudów od 2016 do 7050, ze stabilnością częstotliwości od ±20ppm do nieco mniejszej, wynoszącej ±100ppm w zakresie temperatur od -40⁰C do +85⁰C, zależnie od modelu.

Aby zminimalizować średnie zużycie energii, wiele oscylatorów oferuje również funkcję włączania/wyłączania. Na przykład oscylator ECS-5032MV do montażu powierzchniowego o częstotliwości 125MHz z funkcją MultiVolt od 1,6 do 3,6V i wyjściem CMOS, oferowany w ceramicznej obudowie 5032 (ilustracja 8).

Ilustracja 8: Oscylator ECS-5032MV o częstotliwości 125MHz przeznaczony jest do montażu powierzchniowego i posiada funkcję włączania/wyłączania, która pomaga oszczędzać energię. (Źródło ilustracji: © ECS Inc. International).

Jeden z czterech styków umożliwia przełączenie oscylatora w tryb pogotowia, co zmniejsza wymagane natężenie prądu z wartości aktywnej 35mA do zaledwie 10µA w trybie pogotowia. Po ponownym włączeniu urządzenia czas rozruchu wynosi 5ms.

Dopasowanie specyfikacji do zastosowania

Decyzja o doborze odpowiedniego oscylatora krystalicznego do danego zastosowania polega, jak można się spodziewać, na odpowiedniej równowadze między specyfikacjami, priorytetami, kosztami i ich względną wagą. To coś więcej niż tylko oczywiste zagadnienia dotyczące doboru urządzenia o wymaganej częstotliwości nominalnej, stabilności częstotliwości, fluktuacjach i szumie fazowym oraz innych atrybutach jako oscylatora autonomicznego. Użytkownicy muszą także upewnić się, że sterowanie wyjściowe oscylatora jest kompatybilne z powiązanym obciążeniem i systemem, tak aby parowanie nie spowodowało pogorszenia parametrów działania. Chociaż istnieje wiele takich zagadnień, istnieją pewne ogólne wytyczne:

• Wyjściowy niskonapięciowy sygnał różnicowy (LVDS) wymaga tylko jednego rezystora na odbiorniku, podczas gdy niskonapięciowa logika o dodatnim sprzężeniu emiterowym (LVPECL) wymaga zakończenia zarówno na nadajniku, jak i odbiorniku.
• Technologie LVDS, LVPECL i HCSL mają szybsze przejścia niż CMOS, ale wymagają więcej mocy i najlepiej nadają się do projektów o wysokiej częstotliwości.
• Aby uzyskać najniższy pobór mocy przy częstotliwościach powyżej 150MHz, najlepszym wyborem jest technologia CMOS lub LVDS.
• Technologie LVPECL, LVDS, a następnie CMOS oferują najlepsze parametry fluktuacji przy niższych częstotliwościach.

Podsumowanie

Oscylator krystaliczny oparty na kwarcu jest podstawą wielu układów i systemów. Zagwarantowanie, że parametry jego działania odpowiadają potrzebom zastosowania, wymaga starannego wyważenia kluczowych parametrów, począwszy od dokładności częstotliwości nominalnej, stabilności względem temperatury oraz innych czynników, takich jak fluktuacje i szumy fazowe. Konieczne jest również dopasowanie formatu sterowania wyjściowego oscylatora do charakterystyki obwodu obciążenia. Oscylatory krystaliczne z grup ECS MultiVolt oferują najwyższe parametry działania i połączenie specyfikacji w kompleksowych, łatwych w użyciu modułach.

Źródło ©: www.digikey.pl

Kontakt w Polsce

Arkadiusz Rataj

Sales Manager Central Eastern Europe & Turkey

Digi-Key Electronics Germany

0048 696 307 330

arkadiusz.rataj@digikey.com

poland.support@digikey.pl

Autor: Bill Schweber