Dans les produits électroniques de faible consommation, les sources de synchronisation sont des facteurs déterminants implicites pour la durée de vie, la fiabilité et les performances de la batterie. Pendant des décennies, les cristaux de quartz ont été le composant de synchronisation standard dans les produits électroniques jusqu'à l'émergence des oscillateurs de systèmes microélectromécaniques (MEMS) à base de silicium.
Le choix des oscillateurs MEMS est l'une des étapes les plus importantes dans la conception de diverses applications allant des appareils portables et capteurs IoT aux systèmes industriels et numériques à haut débit. Ce type de cristal est gravé sur une plaquette de silicium et vibre à une fréquence précise, fournissant un signal de synchronisation numérique stable.
Les cristaux de quartz sont utilisés depuis les années 1930 et reposent sur leur piézoélectricité lorsqu'ils sont soumis à une tension pour vibrer à des fréquences précises. Les cristaux de quartz ont une stabilité naturelle, garantissant une synchronisation fiable à long terme pour les appareils tels que les microcontrôleurs et les radios.
Cependant, les cristaux de quartz sont relativement fragiles et fonctionnent à des fréquences spécifiques, ce qui peut poser des problèmes lors des itérations de conception et de la personnalisation des fréquences. De plus, les cristaux de quartz ne se stabilisent que quelques millisecondes après leur mise sous tension, ce qui les rend inadaptés aux appareils à faible consommation avec des cycles de veille fréquents.
Les substituts électroniques tels que les oscillateurs à résistance et capacité (RC) et les oscillateurs à inductance et capacité (LC) peuvent générer des signaux d'horloge à partir de composants électroniques, mais peuvent provoquer une dérive de fréquence due à la température, à la tension ou au vieillissement.
Les oscillateurs MEMS intègrent la stabilité mécanique du quartz avec la miniaturisation, la résistance aux chocs et la configurabilité du silicium. Par conséquent, cet oscillateur est particulièrement adapté aux applications nécessitant une faible consommation d’énergie, une durabilité ou un espace limité. Cet oscillateur se réveille à une vitesse de l'ordre de la microseconde, reste stable et consomme peu d'énergie lors des changements de température, ce qui se traduit par une durée de fonctionnement plus longue, une batterie plus petite et une conception plus compacte et durable.
Options sismiques et programmables
Abracon propose une gamme de dispositifs de contrôle de synchronisation et de fréquence, notamment les oscillateurs MEMS de la série AMMLP, qui permettent un contrôle de fréquence de haute précision dans un boîtier ultra compact à faible consommation (Figure 1). Par rapport au quartz traditionnel, les dispositifs AMMLP se caractérisent par une résistance aux chocs, une taille ultra réduite et une programmabilité, qui répondent pleinement aux exigences de fréquence de conception et de conditionnement des ingénieurs.
Figure 1 : L'oscillateur MEMS de la série AMMLP d'Abracon adopte un boîtier standard de l'industrie avec une large plage de sélection de fréquence. (Source de l'image : Abracon)
Des trackers de fitness de nouvelle génération aux drones autonomes, les oscillateurs AMMLP peuvent fournir la synchronisation précise et à faible consommation requise pour les applications modernes. La gamme de fréquences des dispositifs AMMLP s'étend de 2,3 MHz à 170 MHz, avec une gamme complète de types alliant précision, faible consommation d'énergie et flexibilité. Ces appareils prennent en charge quatre tensions d'alimentation : 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V ou des tensions continues allant de 2,25 V à 3,6 V.
Du point de vue de la consommation électrique, les oscillateurs AMMLP sont conçus pour l'efficacité énergétique, avec une consommation de courant typique d'environ 6,5 mA. De nombreux modèles incluent également des modes veille ou d'activation de sortie, leur permettant de passer en mode veille pendant que l'appareil est économe en énergie. Cet oscillateur adopte des formats de boîtier standard de l'industrie 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 et 7,0 x 5,0 mm, ce qui facilite l'intégration intégrée, même dans la conception la plus compacte.
Stabilité de fréquence
Les appareils Abracon peuvent être programmés pour presque toutes les fréquences de leur plage avant de quitter l'usine. La stabilité de fréquence peut être sélectionnée dans une large plage de températures de ± 20 ppm à ± 50 ppm, garantissant ainsi une cohérence temporelle pour les applications industrielles ou grand public portables.
AMMLPAALJS-24.0000T est un oscillateur MEMS de 2,0 x 1,6 mm qui économise de l'espace sur le PCB tout en fournissant une fréquence intermédiaire de 24 MHz de haute précision et de faible consommation. Cet oscillateur fournit des signaux d'horloge stables pour les microcontrôleurs, les RF sans fil et d'autres circuits numériques. La tension d'alimentation varie de 2,25 V à 3,63 V et son courant de fonctionnement maximum est de 7,5 mA, avec un courant de veille de seulement 1,8 µ A. Il est très adapté aux appareils alimentés par batterie.
AMMLPDALJS-25.0000T a une taille légèrement plus grande de 2,5 x 2,0 mm et fonctionne à une fréquence de 25 MHz, couramment utilisée pour Ethernet, USB et certaines radios sans fil. Le courant de veille typique de cet appareil n'est que de 1 µA et il dispose également d'une tension de fonctionnement flexible allant de 2,25 V à 3,63 V, garantissant un fonctionnement à haute efficacité énergétique dans les conceptions portables ou industrielles.
L'AMMLPDDLJS-50.0000T 50 MHz adopte un boîtier de 2,5 x 2,0 mm, avec une consommation électrique en veille de 1 µA, prend en charge une alimentation de 1,8 V et consomme jusqu'à 7,5 mA pendant le fonctionnement. Cet oscillateur est de taille compacte et a une faible consommation d'énergie, ce qui en fait un choix idéal pour ceux qui ont besoin d'un excellent espace et d'une excellente efficacité énergétique.
Les trois appareils ont une stabilité de fréquence de ± 20 ppm et une sortie CMOS, ce qui simplifie la conception des applications.