突破性BAW谐振器技术打造全新电子心跳

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  每个电子系统都必须要有心跳——时钟信号,它可以帮助每个组件完美同步的运行。

  几十年来,设计人员一直使用石英晶体来产生这种电子心跳。通过晶体振荡,实现精确的节奏。但当这些昂贵的晶体出现磨损时,它们就会抖动或跳变,进而影响计时的精确性。

  近日,德州仪器(TI)发布了两款全新的基于体声波(BAW, bulk acoustic wave)谐振器技术的核心产品。这些微型计时器尺寸仅有100微米,比头发的直径还小,但它们的运行频率远远高于石英晶体,可实现更优异的系统性能。

  随着5G通信和大数据时代的到来,全球系统之间的数据传输速度日益加快,高精度时钟就变得愈发重要了。

  从楼宇自动化到虚拟健康中的各种应用,基于TI BAW技术的新产品能从根本上提升内部时钟的性能和应用运行速度。

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  过去,BAW谐振器技术常被用于过滤诸如智能电话之类的通信技术中的信号。在业内,TI首次将这项技术用于集成时钟功能。

  无需石英:行业首创的无晶体无线MCU

  TI这次发布的新产品中包括业内首创的无晶体无线微处理器(MCU),它在封装内集成了一个TI BAW谐振器。设计工程师可利用此MCU完成更简单、更小巧的设计,同时还能提升性能、降低成本。由于设计人员无需筛选、校准和组装外部石英晶体,从而加快了产品上市的时间。

  TI互连微控制器事业部的副总裁Ray Upton表示:“通过运用并分析大量的数据做出准确、明智的决策是一项非常重要的创新能力。无线网络是这种数据迁移的核心,通过连接设备连接最后一英里的能力是数据循环的关键部分。”

  到2022年,物联网应用的支出预计将从2018年的1510亿美元左右提升至1.2万亿美元。[i]这一大幅增长表明,物联网应用正在深入渗透各个领域。科技公司、媒体和电信企业90%的高管表示,物联网是他们业务战略的核心。[ii]

  Ray Upton说:“物联网应用推广的一个主要瓶颈是集成度不高,而无晶体无线技术可为物联网应用带来巨大的优势。”

  TI新推出的搭载 BAW技术的最新款SimpleLink?多重标准MCU可集成到低功率无线射频设备中,例如低功耗无晶体蓝牙和Zigbee?技术,从而减少由外部晶体引起的无线射频故障。

  消除时钟噪音:基于TI BAW技术的网络同步器减少数字噪声

  TI发布的另一款产品是基于BAW技术的网络同步器,与石英晶体一同使用,可减少数字噪声或抖动。这些噪声和抖动通常来自数据中心核心网络中有线或无线硬件基础设施的通信子系统的输入信号。消除噪音将为5G网络等电信系统带来诸多优势。

  TI副总裁兼高速数据与时钟事业部总经理Kim Wong表示:“未来通信基础设施的时钟要求,会远远超出当前石英晶体谐振器的设备性能。通过将TI BAW谐振器直接集成到时钟设备中,我们可以实现超低抖动性能和弹性,满足在通信转型的过程中对数据管道在抗震动与抗冲击方面日益严苛的要求。”

  微型计时器的工作原理

  TI BAW振荡器是一种电子振荡器电路,它利用压电效应,通过震动的微型声波谐振器(BAW)的机械谐振产生稳定的电子信号。这种精确的高频信号可为电子系统提供时钟和计时参考。

  基于TI BAW技术的产品可为设计工程师提供多种优势:

  · 更小的尺寸。集成至芯片封装中,电路设计师无需在电路板上安装单独的时钟器件。

  · 大多数情况下能耗更低。许多物联网应用要求快速开启时钟系统。基于TI BAW技术的振荡器的唤醒速度比石英晶体快100倍。

  · 更小的数字噪音。TI网络同步器芯片提供的抖动性能优于目前市场上的同类性能最佳设备。

  · 更洁净的时钟。TI BAW谐振器提供超洁净的计时参考,这对每秒数百Gb的高速数据传输十分重要。它也能集成到无线射频(RF)芯片上,作为单芯片无线解决方案。

  核心影响

  随着5G网络和下一代通信技术的出现,从商业到医疗保健、农业和教育的众多领域都将受其影响。

  一旦在通信基础设施到位可以支持大量数据的传输,企业和政府就会希望提供无线覆盖,以便在最后一英里的点对点连接,从仓库中相互通信的对象到通信智能手机、恒温器、心率监测器和许多其他设备之间。

  Ray Upton说:“通过改变系统的设计方法,我们的TI BAW谐振器技术将为下一代的工业和通信应用的发展铺平道路。”

  [i]Forbes.com: Roundup Of Internet Of Things Forecasts And Market Estimates, Dec. 2018

  [ii]Forbes.com: Roundup Of Internet Of Things Forecasts And Market Estimates, Dec. 2018

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