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基于MEMS的参考时钟提供了传统石英晶振控制组件的替代方案
优化电路板空间并管理可穿戴设备的功耗对于维持这一快速增长的消费者市场中的竞争力至关重要
随着耗电量的降低,电池寿命得以延长或提供减少电池尺寸的选项.基于MEMS的参考时钟提供了传统石英晶振计时组件的替代方案,其优点包括显着减少占位面积,提高精度和降低系统功耗.另外,利用一个超小型纳米功率振荡器来驱动多个负载的能力是MEMS支持这些改进的一种方式.
如图1的框图所示,可穿戴设备通常包含一个低功耗MCU和一个低功耗RF收发器（BLE1）以及传感器.MCLE和BLE设备消耗高百分比的系统功耗预算,并且设计为大部分时间都处于睡眠模式以节约电能.在此模式下,所有高频振荡器和PLL均被禁用.唯一连续工作的时钟源来自始终开启的32kHz石英晶体谐振器驱动振荡器：
1. MCURTC使用的32kHz石英晶体振荡器和看门狗定时器32kHz振荡器作为BLE睡眠时钟参考
BLE-蓝牙低功耗在当今的可穿戴设备中无处不在.
提供节省空间和节能的替代解决方案是使用一个基于MEMS的32kHz IM890超小型振荡器和TCXO来替代多个32kHz石英晶体振荡器.一个IM8XX的输出驱动器可轻松驱动MCU和BLE器件的32kHz晶振输入,而无需任何信号反射.
图2显示了如何使用一个IM890振荡器来替代两个32kHz石英晶体谐振器.驱动5pF负载时,IM890的典型上升/下降时间为20ns.IM890输出驱动器能够驱动高达100pF的组合迹线和IC负载,无需反射,消除了信号完整性问题.
信号完整性可以通过IBIS仿真来演示,如下图所示,具有各种传输线条件和输出驱动设置.仿真设置如图3所示.采用了Vdd=1.8V的IM890 LVCMOS输出驱动器的IBIS模型.为了仿真IM890所看到的负载,将各种pF值的电容器放置在每条传输线的末端.
图4和图5显示了在IBIS仿真期间获得的每个负载（C1,C2）处的时钟信号波形,具有以下设置：
1532输出驱动器=LVCMOS50Ω
传输线长度=6英寸
C1=20pF;C2=30pF
每条迹线的电容约为17pF,而1532输出驱动器的总负载为17pF*2+20pF+30pF=84pF.从波形中可以看出,容性负载会增加上升/下降时间,但不会降低任何石英晶振负载的时钟波形.
图6示出了在100Ω10英寸迹线的末端处的C1处的LVCMOS驱动器532的波形;C1=C2=5pF
在大多数应用中,32kHz石英晶体IM890振荡器为系统内的多个IC提供了优秀的时钟源.这有助于降低系统的总功耗,提高可靠性并减少电路板尺寸和BOM.ILSI MMD为15xx振荡器提供IBIS模型,强烈建议运行仿真来验证特定PCB配置的信号完整性.
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