石英晶振的末端是否接近?可能不是.然而,隨著新的集成體聲波(BAW)器件的出現(xiàn),晶體將在許多時(shí)鐘和定時(shí)電路中被替換.鑒于大多數(shù)工程師必須在某些時(shí)候處理或處理時(shí)鐘和定時(shí)電路,因此您應(yīng)該考慮這一點(diǎn).

大塊聲波背景

多年來(lái),BAW設(shè)備一直被用作高頻濾波器.它們的小尺寸和高Q選擇性使它們成為手機(jī)前端表面聲波(SAW)濾波器的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手.SAW濾波器適用于高達(dá)約1.5 GHz的頻率.高于該頻率,BAW優(yōu)于6 GHz左右,使其成為高頻LTE和5G蜂窩頻段以及Wi-Fi應(yīng)用的理想選擇.

BAW的物理結(jié)構(gòu)類似于石英晶體,但要小得多.其配置使得它可以在硅芯片上制造,這對(duì)于石英晶體是不可能的.

BAW是一種與石英晶體不同的小結(jié)構(gòu).它由兩塊金屬板或薄膜之間的超薄壓電薄膜組成(圖1).當(dāng)被電壓激發(fā)時(shí),器件以特定頻率振蕩,如晶振.頻率取決于壓電薄膜的厚度.

圖2顯示了BAW的等效電路.它類似于晶體等效電路.兩個(gè)平行板形成電容器CP,其與特定諧振的串聯(lián)RLC電路并聯(lián).BAW用作振蕩器中的穩(wěn)定頻率確定元件.

這里顯示的是BAW的電氣等效電路.

突破

BAW在過(guò)濾器層次結(jié)構(gòu)中找到了一個(gè)利基,并且看到了更多的使用.他們的價(jià)格已經(jīng)降到SAW的競(jìng)爭(zhēng)范圍.在大的突破,但是,已經(jīng)在征服它們集成到硅芯片的問(wèn)題.現(xiàn)在,德州儀器(TI)已經(jīng)找到了如何使用標(biāo)準(zhǔn)處理實(shí)踐和用于制造硅IC的晶圓廠制造BAW.這帶來(lái)了一些有趣的好處和新產(chǎn)品

主要的好處是它消除了外部晶體設(shè)置MCU或其他電路的時(shí)鐘速度的常見(jiàn)需求.對(duì)于許多應(yīng)用,SoC MCU所需的唯一外部元件是貼片晶振和一些旁路電容.晶體是更大的器件,因此它決定了PCB的尺寸和布局.現(xiàn)在,需要晶體的新產(chǎn)品可以替換為具有集成BAW頻率確定組件的等效器件.這種微小的技術(shù)將對(duì)包含它們的MCU和設(shè)備(如所有產(chǎn)品)和任何需要時(shí)鐘發(fā)生器的電路產(chǎn)生全球影響.

BAW頻率源的應(yīng)用

采用BAW頻率源的幾款TI產(chǎn)品中的首批產(chǎn)品之一是其流行的SimpleLink無(wú)線電收發(fā)器芯片,主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和藍(lán)牙,Zigbee,Wi-Fi和其他標(biāo)準(zhǔn)的其他短距離無(wú)線解決方案.其中一款帶有MCU的無(wú)線電是CC2652RB.這些器件使用2.4-GHz免許可頻段,并采用數(shù)字PLL和數(shù)字VCO提供輸出.PLL輸入?yún)⒖际荁AW時(shí)鐘.

BAW提供原始信號(hào)以生成48 MHz PLL參考.在1.8至3.6 V的石英晶振整個(gè)電源電壓范圍和-40至+ 85°C的溫度范圍內(nèi),頻率誤差小于40 ppm.它與48-MHz石英晶體振蕩器的性能相當(dāng).

BAW諧振器的功耗略微增加(<40μA),但不會(huì)影響接收器靈敏度.真正的獎(jiǎng)金是降低BOM成本和減小PCB占用空間,為其他部件留出空間并改進(jìn)布局.

另一個(gè)應(yīng)用是替換通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的時(shí)鐘,如路由器和切換器.該設(shè)備使用PLL同步器來(lái)檢測(cè)有效時(shí)鐘,過(guò)濾時(shí)鐘信號(hào)以及執(zhí)行其他功能.參考源通常是非常穩(wěn)定但昂貴的溫度補(bǔ)償晶振(TCXO)或恒溫晶體振蕩器(OCXO).這些同步器現(xiàn)在可以用TI的新同步器IC LMK05318替換.它集成了BAW頻率參考,可以滿足ITU-T G.8262的抖動(dòng)和噪聲標(biāo)準(zhǔn).該IC符合即將推出的400-Gb / s網(wǎng)絡(luò)所要求的嚴(yán)格<150 fs標(biāo)準(zhǔn).