A modern mérési alkalmazások időigénye az elmúlt években sokkal szigorúbbá vált. A modern mérési alkalmazásokban 7 év után gyakran 1 óra időeltolódást írnak elő. Ezt az értéket az alkalmazás üzemi hőmérséklettartományában is fenn kell tudni tartani. Max. 1 óra 7 év után ±16 ppm abszolút frekvenciatűrésnek felel meg 32,768 kHz-en. Ezeket a specifikációkat a normál 32,768 kHz-es rezgőkristályokkal már nem lehet teljesíteni.
Egyrészt, mivel egy 32,768 kHz-es kristály csak ±10 ppm frekvenciatűréssel kapható +25°C-on, másrészt a hőmérséklet-stabilitás jó -180 ppm a -40/+85°C-os hőmérséklet-tartományban. A pontossági számításnál nem szabad megfeledkezni a 10 év után bekövetkező kb. ±30 ppm-es öregedésről. A legrosszabb esetben egy 32,768 kHz-es kristály maximális frekvenciastabilitása +40/-220 ppm (beleértve a +25°C-on történő beállítást, a hőmérséklet-stabilitást és a 10 év utáni öregedést). Az órajelezni kívánt IC oszcillátorfokozatának belső kapacitásai és a szórt kapacitások által okozott szisztematikus frekvenciaeltolódást külső áramköri kapacitásokkal kell kompenzálni. Ha a 32,768 kHz-es kristályhoz külső áramköri kapacitások nélküli elrendezést választanak, ez nagyon veszélyes, mert a 32,768 kHz-es kristály pontossága nem korrigálható, illetve nem igazítható a sorozatgyártás során hirtelen megváltozó PCB arányokhoz. A 32,768 kHz-es kristály vágási szögét valójában a karórák optimális pontosságához fejlesztették ki, nem pedig a legtöbb olyan alkalmazáshoz, amelyben ma használják.
[caption id="attachment_62" align="alignleft" width="300"] 1. ábra: Egy kereskedelmi forgalomban kapható 32,768 kHz-es kvarc hőmérsékleti viselkedése[/caption]
Mint az órajelek specialistája, az ULPPO sorozat ultraalacsony teljesítményű 32,768 kHz-es oszcillátorát kínáljuk a legpontosabb időbeli specifikációk teljesítése érdekében. Ez az oszcillátor az 1,5 - 3,63 VDC közötti VDD tartományban bármilyen feszültséggel üzemeltethető. Az áramfelvétel 0,99 µA-ban van megadva. Az ULPPO hőmérséklet-stabilitása ±5ppm a -40/+85°C hőmérséklettartományban. A frekvenciastabilitás (szállítási pontosság plusz hőmérséklet-stabilitás) ±10ppm, az öregedés 20 év után ±2ppm. Ez azt jelenti, hogy az ULPPO maximális teljes stabilitása ±12 ppm, beleértve a 10 év utáni öregedést is. Ezek az iparági legjobb paraméterek.
Az ultra-kisméretű ház (házfelület 1,2 mm2) bekötéséhez nincs szükség külső áramköri kapacitásra. Az ULPPO-ba épített IC bemeneti fokozata maga szűri a tápfeszültséget. A kvarckristályhoz képest az ULPPO használata óriási helyet takarít meg az áramköri lapon, így növelhető a csomagolási sűrűség és kisebb áramköri lapok fejleszthetők. Az ULPPO áramfelvétele is csökkenthető az amplitúdó beállításával.
A kvarc áramköri lapon elfoglalt helyének kiszámításakor a két külső áramköri kapacitást is figyelembe kell venni. Még a legkisebb 32,768 kHz-es kristály is mindig több helyet igényel a NYÁK-on a két külső áramköri kapacitással együtt, mint az ULPPO.
Ráadásul a nagyon kicsi 32,768 kHz-es kristályok nagyon nagy ellenállásokkal rendelkeznek, amelyeket gyakran már nem lehet biztonságosan meghajtani az órajelezni kívánt oszcillátorfokozatokkal, mivel az órajelezni kívánt IC-k vagy RTC-koszcillátorfokozatai is nagyon nagy tűréshatárokkal rendelkeznek. Ez a terepen hirtelen oszcillációs problémákhoz vezethet, amelyek az ULPPO-val elkerülhetők, így az alkalmazás biztonságos üzemeltetése az ULPPO-val minden körülmények között lehetséges.
Egy oszcillátorfokozatnak sok energiára van szüksége ahhoz, hogy egy 32,768 kHz-es kristályt rezgésben tartson. Általában egy MCU bemeneti fokozatát közvetlenül az ULPPO LVCMOS jeléhez lehet csatlakoztatni (általában Xin). Az MCU bemeneti fokozata így kikapcsolható (bypass funkció), így a megtakarított energia felhasználható a mérőműszer rendszerfogyasztásának kiszámításakor. Ezenkívül egy ULPPO-val egyidejűleg több IC is órajelezhető. Az ULPPO nagyon nagy pontossága miatt kevesebb időszinkronizálást kell végezni, ami szintén megtakarítja a rendszeráramot.
Az ULPPO természetesen minden olyan alkalmazásban használható, amely miniatürizált, ultraalacsony fogyasztású 32,768 kHz-es oszcillátort igényel, például okostelefonok, táblagépek, GPS, fitneszórák, egészségügyi és wellness-alkalmazások, vezeték nélküli billentyűzetek, időmérés, időzítési alkalmazások, viselhető eszközök, IoT, otthoni automatizálás stb. esetén. A 32,768 kHz-es oszcillátor nagy pontossága miatt a hipernátortechnológiai alkalmazásokban a készenléti idő vagy akár a hibernációs idő is jelentősen meghosszabbítható, így a lényegesen alacsonyabb elemigényű szinkronizációs ciklusok miatt sok rendszeráram megtakarítható, így a 32,768 kHz-es oszcillátor jobb választás, mint a 32,768 kHz-es kvarckristály. Az ultraalacsony fogyasztású 32,768 kHz-es oszcillátorok különböző precíziós változatai léteznek - lásd még az ULPO-RB1 és -RB2 sorozatot.
Nagy tapasztalattal rendelkező szakembereink átfogó tervezési szolgáltatásokat tudnak nyújtani Önnek, hogy segítsenek Önnek gyorsan és pontosan megtervezni ezt a rendkívül innovatív alkatrészt.
További információ a következő címen érhető el:
Ultra alacsony teljesítményű 32,768 kHz-es oszcillátorok
vagy a weboldalon.
SMD szilícium oszcillátorok ULPO-RB1 és ULPO-RB2
SMD szilícium oszcillátor ULPPO
Műszaki kérdések:
Telefon: 0 81 91 / 30 53 95
E-mail: info@petermann-technik.de
