真正無晶振設(shè)計(jì)的MCU

系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要石英晶體的時(shí)鐘，無線連接應(yīng)用中的分立時(shí)鐘和石英晶體可能相對(duì)昂貴、耗時(shí)且開發(fā)復(fù)雜，并且在工廠自動(dòng)化或汽車應(yīng)用中經(jīng)常容易受到環(huán)境壓力的影響。

一種稱為體聲波(BAW)的新技術(shù)正在使MCU時(shí)鐘開發(fā)變得簡(jiǎn)單，也使更小的MCU設(shè)計(jì)成為可能，同時(shí)又提高了整體性能并降低了成本。

如圖1所示(下圖)，BAW由夾在兩個(gè)電極之間的壓電材料組成，該壓電材料將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械聲能，反之亦然。壓電材料的機(jī)械共振為系統(tǒng)生成時(shí)鐘。

圖1：BAW壓電材料。 (圖片來源：德州儀器)

德州儀器(TI)的SimpleLink CC2652RB MCU在無線MCU封裝中集成了BAW技術(shù)，從而消除了對(duì)外部晶振的需求，外部石英晶體的設(shè)計(jì)成本高，體積大且耗時(shí)。無石英解決方案所節(jié)省的空間對(duì)于許多新興應(yīng)用(例如醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備)至關(guān)重要。

與外部晶振MCU解決方案相比，SimpleLink C2652RB還顯示出對(duì)各種加速力和機(jī)械沖擊的抵抗能力。

BAW技術(shù)如何抵抗機(jī)械沖擊和振動(dòng)

測(cè)量振動(dòng)和沖擊的兩個(gè)重要參數(shù)是應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的加速度和振動(dòng)頻率。您會(huì)在任何地方找到振動(dòng)源：行駛中的車輛;設(shè)備中的冷卻風(fēng)扇;甚至手持無線設(shè)備。時(shí)鐘解決方案必須提供穩(wěn)定的時(shí)鐘，并具有強(qiáng)大的抵抗加速力，振動(dòng)和沖擊的能力，這一點(diǎn)很重要，因?yàn)檫@可以確保在過程和溫度變化的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中保持穩(wěn)定性。

振動(dòng)和機(jī)械沖擊會(huì)通過引起噪聲和頻率漂移來影響諧振器，從而隨著時(shí)間的推移降低系統(tǒng)性能。在參考振蕩器中，振動(dòng)和沖擊是引起相位噪聲和抖動(dòng)，頻率偏移和尖峰甚至諧振器及其封裝物理損壞的常見原因。通常，外部干擾會(huì)通過封裝耦合到微諧振器，并降低整體時(shí)鐘性能。

對(duì)于任何無線設(shè)備而言，最關(guān)鍵的性能指標(biāo)之一是保持發(fā)送器和接收器之間的鏈接并防止數(shù)據(jù)丟失。BAW技術(shù)可為在惡劣環(huán)境下運(yùn)行的IoT產(chǎn)品提供顯著的性能優(yōu)勢(shì)。由于BAW技術(shù)可確保穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，因此通過有線和無線信號(hào)進(jìn)行的數(shù)據(jù)同步更加精確，并使連續(xù)傳輸成為可能，這意味著可以快速，無縫地處理數(shù)據(jù)以最大化效率。

以高行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估BAW技術(shù)

TI已根據(jù)相關(guān)的軍事標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CC2652RB進(jìn)行了全面測(cè)試，因?yàn)樵S多MCU在容易受到?jīng)_擊和振動(dòng)的環(huán)境中運(yùn)行，例如工廠和汽車。軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-883H中有專門測(cè)試石英晶振的評(píng)估。該標(biāo)準(zhǔn)為了測(cè)量半導(dǎo)體器件突然遭受外力后是否穩(wěn)定，加速度峰值為1500 g。這種沖擊可能會(huì)干擾運(yùn)行特性或造成類似于過度振動(dòng)導(dǎo)致的損壞，尤其是在沖擊脈沖重復(fù)的情況下。