可编程定时的最大尺寸和省电优势

可编程性在几个方面改善了电子产品的设计。有些好处更明显，比如更快的开发和更短的交货时间。其他好处，我们将在下面深入探讨，以一些令人惊讶的，鲜为人知的方式减少尺寸和功率。所有这些优势都是由MEMS定时系统的广泛功能集(许多功能集如下表所示)和可编程架构实现的。

更小的尺寸

可编程定时平台可以通过多种方式减少元件数量和系统尺寸。对于初学者来说，因为我们的设备的频率可以在一个非常宽的范围内以六个小数的精度进行编程，设计人员可以选择与下游芯片(MCU, MPU, SoC等)要求完全匹配的输出频率，从而消除了额外的缓冲/分频器和频率转换器锁相环的需要。一些振荡器具有系统内可编程性(ISP)，允许在操作期间将频率从1 MHz编程到725 MHz。这些振荡器也可以拉到±3200 ppm, 5 ppt分辨率和出色的拉线性。这种类型的可编程器件非常适合替换支持多个频率的系统中的多个定时组件。

另一种减少bom的做法是将振荡器输出驱动器编程为最大驱动强度，使其能够驱动多个设备。这消除了对扇出缓冲器的需求，并减少了所需定时组件的数量。例如，在小尺寸无线产品中，一个具有更高驱动强度的32khz振荡器可以驱动RTC处理器、BLE睡眠时钟和音频DAC或编解码器，取代几个晶体及其所有相关负载电容器。由于这些32khz振荡器的上升/下降时间范围从10秒到100秒不等，这取决于器件系列，因此无需担心信号完整性或反射问题。

MEMS本质上是小而坚固的，不需要笨重的包装。由于MEMS振荡器的内部都是硅，因此可以使用包括芯片规模封装(CSP)在内的最新先进半导体封装技术进行封装。设计人员可以在CSP中选择振荡器配置，其占地面积不大于IC振荡器芯片，尺寸仅为1.5 x 0.8 mm -这是目前可用的最小振荡器的占地面积。

更长的电池寿命

降低功耗变得越来越重要，而可编程定时功能也有助于实现这一目标。可编程NanoDrive™就是这样一个功能。使用NanoDrive，可以对输出和相关电压摆幅进行编程，以匹配下游MCU或PMIC，从全LVCMOS(轨对轨)一直到仅200 mV的输出摆幅，从而显着降低电流消耗。为什么使用全LVCMOS输出连接到使用较小电压的低功耗MCU或IC的振荡器维持电路?

同样的振荡器可以通过低至1.2 V的宽供电电压工作范围延长电池寿命，这是电池供电应用的理想选择，如硬币电池或超级电池备用。由于某些MEMS振荡器的频率可以编程为1hz，因此可以将输出负载电流降至MCU/IC工作频率范围的下端，从而降低功耗(功耗与C*V2*F成正比，其中C为电容，V为电压，F为频率)。例如，将输出频率从2mhz降低到500khz，可使空载工作电流降低约70%。相比之下，石英晶体在较低的频率下物理上更大，因此频率低于32.768 kHz的石英器件非常少见。使用低频MEMS振荡器与低电源电压和NanoDrive输出相结合是显着降低功率的有效组合。

降低系统功耗的另一种方法是选择更好的频率稳定性选项，例如频率稳定性为75 ppm的32 khz MEMS振荡器，或稳定性为±3 ppm的32 khz MEMS TCXO。例如，在无线设备中，更好的稳定性可以实现更好的睡眠时钟精度(SCA)，这与设备保持睡眠状态和节省电力的时间直接相关。相比之下，使用稳定性较差的时钟会导致无线电接收器更早打开并保持更长时间，以避免丢失来自主设备的数据包，从而导致系统消耗更多电力。

最后，还有一种节省功率的方法是对一些MHz振荡器中可用的特征引脚1进行编程。该引脚可编程为输出使能(OE)或待机(ST)。在这两种情况下都拉销1低停止输出振荡。使用OE，输出驱动程序被禁用并进入Hi-Z模式，但设备的其余部分仍在运行。由于输出不活动，功耗降低。当OE引脚被拉回高，输出通常在< 1µs内激活。使用ST，设备的所有内部电路关闭，电源降低到待机电流，通常在几微安的范围内。当ST被拉回高，设备输出在大约3到10ms内恢复[PS2]，这与其他石英振荡器一样吗?

灵活，可编程定时

在电池供电的产品中，更小的尺寸与更低的功耗密切相关。MEMS定时系统提供最大的可配置定时功能选择，以减小尺寸和功耗。此外，还有具有可编程平台和丰富功能的MEMS定时系统，以提高性能，加快开发和制造时间，同时降低风险。

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作者简介

Jim Holbrook是盛泰科技的客户工程总监，负责领导公司的全球客户支持团队。他于2016年6月加入时讯通。在此之前，Holbrook是德州仪器信号路径解决方案的产品营销总监和全球产品营销经理。他曾在美国海军担任核潜艇军官和核工程教官。他曾就读于美国海军核动力学校和美国海军学院。