Časové požadavky v moderních měřicích aplikacích se v posledních letech výrazně zpřísnily. V moderních měřicích aplikacích je často vyžadován časový posun o 1 hodinu po 7 letech. Tuto hodnotu by mělo být možné udržet i v rozsahu provozních teplot dané aplikace. Maximálně 1 hodina po 7 letech odpovídá frekvenční toleranci ±16 ppm absolutně při 32 768 kHz. Tyto specifikace již nelze splnit u běžných oscilačních krystalů s frekvencí 32,768 kHz.
Na jedné straně proto, že 32,768 kHz je k dispozici pouze s tolerancí frekvence při +25 °C ±10 ppm, na druhé straně je teplotní stabilita dobrá -180 ppm v rozsahu teplot -40/+85 °C. Při výpočtu přesnosti se nesmí zapomenout na stárnutí cca ±30 ppm po 10 letech. V nejhorším případě má krystal s frekvencí 32,768 kHz maximální frekvenční stabilitu +40/-220ppm (včetně nastavení při +25 °C, teplotní stability a stárnutí po 10 letech). Systematický kmitočtový posun, způsobený vnitřními kapacitami oscilačního stupně taktovaného integrovaného obvodu a rozptylovými kapacitami, musí být kompenzován kapacitami vnějších obvodů. Pokud se pro krystal 32,768 kHz zvolí uspořádání bez kapacit vnějších obvodů, je to velmi nebezpečné, protože přesnost krystalu 32,768 kHz nelze korigovat nebo přizpůsobit náhle se měnícím poměrům na desce plošných spojů během sériové výroby. Řezný úhel pro krystal 32,768 kHz byl ve skutečnosti vyvinut pro optimální přesnost v náramkových hodinkách, a nikoli pro většinu aplikací, v nichž se dnes používá.
[caption id="attachment_62" align="alignleft" width="300"] Obrázek 1: Teplotní chování komerčně dostupného křemene 32,768 kHz[/caption]
Jako specialista na taktování nabízíme oscilátor s velmi nízkou spotřebou 32,768 kHz řady ULPPO, který splňuje nejpřesnější specifikace časování. Tento oscilátor lze provozovat s libovolným napětím v rozsahu VDD 1,5 - 3,63 VDC. Spotřeba proudu je specifikována na 0,99 µA. Teplotní stabilita ULPPO je ±5 ppm v teplotním rozsahu -40/+85 °C. Stabilita frekvence (přesnost dodávky plus teplotní stabilita) je ±10ppm a stárnutí po 20 letech je ±2ppm. To znamená, že maximální celková stabilita ULPPO je ±12 ppm včetně stárnutí po 10 letech. Jedná se o nejlepší parametry v oboru.
Pro zapojení ultra malého pouzdra (plocha pouzdra 1,2 mm2) není nutná žádná kapacita externího obvodu. Vstupní stupeň integrovaného obvodu zabudovaný v ULPPO sám filtruje napájecí napětí. Ve srovnání s křemenným krystalem ušetří použití ULPPO obrovské množství místa na desce plošných spojů, takže lze zvýšit hustotu balení a vyvinout menší desky plošných spojů. Proudovou spotřebu ULPPO lze také snížit nastavením amplitudy.
Při výpočtu místa na desce pro krystal je třeba vzít v úvahu také dvě kapacity vnějších obvodů. I nejmenší krystal s frekvencí 32,768 kHz vyžaduje na desce plošných spojů vždy více místa se dvěma kapacitami vnějších obvodů než ULPPO.
Kromě toho mají velmi malé krystaly s frekvencí 32,768 kHz velmi vysoké odpory, které často již nelze bezpečně řídit oscilačními stupni, které mají být taktovány, protože oscilační stupně integrovaných obvodů nebo RTC, kterémají být taktovány, mají také velmi velké tolerance. To může vést k náhlým problémům s oscilacemi v terénu, kterým lze s ULPPO předejít, takže bezpečný provoz aplikace s ULPPO je možný za všech okolností.
Oscilační stupeň vyžaduje velké množství energie, aby udržel krystal s frekvencí 32,768 kHz v oscilaci. Obvykle lze vstupní stupeň MCU připojit přímo k signálu LVCMOS ULPPO (obvykle Xin). Vstupní stupeň MCU tak lze vypnout (funkce bypass), takže ušetřenou energii lze využít při výpočtu systémové spotřeby měřicího přístroje. Kromě toho lze jedním ULPPO taktovat několik integrovaných obvodů současně. Díky velmi vysoké přesnosti ULPPO je třeba provádět méně časových synchronizací, což rovněž šetří systémový proud.
ULPPO lze samozřejmě použít ve všech aplikacích, které vyžadují miniaturizovaný oscilátor s velmi nízkou spotřebou 32,768 kHz, jako jsou chytré telefony, tablety, GPS, fitness hodinky, zdravotní a wellness aplikace, bezdrátové klávesnice, měření času, časové aplikace, nositelná elektronika, IoT, domácí automatizace atd. Díky vysoké přesnosti oscilátoru 32,768 kHz lze v aplikacích s hypernační technologií výrazně prodloužit dobu pohotovostního režimu nebo dokonce dobu hybernace, takže lze ušetřit mnoho energie systému díky výrazně nižšímu počtu synchronizačních cyklů náročných na baterii, takže oscilátor 32,768 kHz je lepší volbou než křemenný krystal 32,768 kHz. Existují různé přesné verze oscilátorů s velmi nízkou spotřebou 32,768 kHz - viz také řady ULPO-RB1 a -RB2.
Naši zkušení specialisté vám mohou poskytnout komplexní služby v oblasti návrhu, které vám pomohou rychle a přesně navrhnout tuto vysoce inovativní součástku.
Další informace naleznete na adrese:
Oscilátory s velmi nízkou spotřebou 32,768 kHz
nebo na adrese
SMD křemíkové oscilátory ULPO-RB1 a ULPO-RB2
Technické dotazy:
Telefon: 0 81 91 / 30 53 95
E-mail: info(at)petermann-technik.de
