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SiTime:延长电池寿命,从大局考虑

SiTime:延长电池寿命,从大局考虑

这听起来似乎有悖常理,有源器件解决方案比无源器件消耗的功率更小。每一个设计工程师都知道无源晶体谐振器(晶振)不耗电,那么为什么要在一个功率敏感应用中使用一个振荡器来代替一个XTAL呢?当考虑系统总功率时,答案就变得很清晰了。

电池供电的产品通常都采用一个或多个计时元件。如果使用了一个XTAL,它不会直接从蓄电池汲取电流。然而,要使谐振器振荡,必须由一个驻留在一个MCU或SoC上的振荡器电路来驱动。这个片上振荡器电路可以消耗大量功率。


基于MEMS的μPower振荡器为石英晶体谐振器提供了更低的功率选择。一个高度优化的低功耗频率合成器和模拟电路可驱动TempFlat MEMS谐振器以微安级核心电流实现可编程频率。在功率敏感的应用中,可以用这些μPower振荡器替代一个兆赫谐振器,而MCU/SoC上的片上振荡器电路可以被关闭。如下图所示,一个SiT8021 μPower振荡器直接连接到XIN引脚,并简单旁路了片上XTAL OSC电路,实现了系统级的净功率节省。




当用一个μPower振荡器代替晶体XTAL时,在活跃状态期间,振荡器+MCU的组合电流消耗降低了7%。而在待机模式下,可以实现18%的节约。在待机过程中,振荡器只消耗≤ 0.9μA,因为除了MEMS振荡器电路和ST引脚检测逻辑之外,所有内部电路都关闭了。



除了消耗更少的系统功率,SiTime的μPower振荡器——尺寸只有1.5×0.8mm——占用的电路板空间更少,一个重要因素是因为许多功率敏感的产品也是空间敏感的。(见相关博客:打破功耗、尺寸和重量的限制)


使用一个振荡器的另一个优点是其可驱动多个负载的能力——一些XTAL无法做到。当驱动一个以上负载时,功耗仅略微增大,增加了关掉OSC电路板上多个芯片(例如,MCU +音频DAC)功率节省的好处。除了降低系统功率,这种方法还降低了电路板空间、BOM和成本。



当用一个基于MEMS的μPower振荡器取代一个石英振荡器时,功率节约更为可观。例如在便携式音频应用中,一个工作在3.072MHz的SiT8021振荡器的功耗仅为60μA,而石英振荡器在2.5mA。在这种情况下,功耗降低了98%。这可以有效延长电池寿命达一整天——一个巨大的改善。




SiTime的革命性MEMS和模拟技术提供了一个降低总功率消耗的解决方案。如果低功耗至关重要,要从大局来考虑系统级改善。
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