BAW-Resonatortechnologie

Das BAW ist eine Mikroresonatortechnologie, die die Integration hochpräziser und extrem jitterarmer Taktgeber direkt in Gehäuse ermöglicht, die andere Schaltungen enthalten. In den LMK6C- und CDC6C LVCMOS-Oszillatorfamilien ist das BAW mit einem mitlokalisierten Präzisionstemperatursensor, einem extrem jitterarmen Ausgangsteiler mit geringem Stromverbrauch und einem kleinen Power-Reset-Taktmanagementsystem, das aus mehreren rauscharmen LDOs besteht, integriert.

Abbildung 1 zeigt die Struktur der BAW-Resonatortechnologie. Die Struktur besteht aus einer dünnen Schicht piezoelektrischer Folie, die sich zwischen Metallfolien und anderen Schichten befindet , die die mechanische Energie limitieren. Das BAW nutzt diese piezoelektrische Transduktion, um Vibrationen zu erzeugen.

BAW-Oszillator in der Energieinfrastruktur

Die LVCMOS-BAW-Oszillatorfamilien CDC6C und LMK6C können als Drop-in-Ersatz in Energieinfrastrukturdesigns verwendet werden.

Abbildung 2 und Abbildung 3 zeigen die grundlegenden Blockschaltbilder einer Smart Meter-Anwendung, in die der BAW-Oszillator eingebaut ist. Dank seiner Flexibilität in Bezug auf Frequenz, Versorgungsspannung und Gehäusegröße, können BAW-Oszillatoren im gesamten System für alternative Taktanforderungen verwendet werden. Wenn für die Haupttaktgeber der isolierten ADCs eine Synchronisierung erforderlich ist, kann ein Netzwerksynchronisierer, wie z. B. der LMK05318B, verwendet werden.

Vorteile des BAW-Oszillators

Einer der wichtigsten Vorteile des BAW-Oszillators im Vergleich zu MEMS- und Quarzoszillatoren ist seine außergewöhnliche Jitter-Leistung. Abbildung 4 Zeigt die Jitter-Leistung des LMK6C (LVCMOS) BAW-Oszillators für einen 25-MHz-Ausgangstakt. Die verbesserte Jitter-Leistung des Haupttakts der ADCs kann zu einem überlegenen Signal-Rausch-Verhältnis führen.

Die BAW-Oszillatorfamilie von TI unterstützt Versorgungsspannungen von 1,8 V bis 3,3 V und ist in 4-poligen Standard-DLE-Gehäusen (3,2 mm × 2,5 mm), DLF-Gehäusen (2,5 mm × 2 mm), DLX-Gehäusen (2 mm x 1,6 mm) und DLY-Gehäusen (1,6 mm x 1,2 mm) erhältlich, die bei kompakten Platinendesigns Platz sparen helfen. Abbildung 5 Zeigt BAW-Oszillator-Layouts auf der linken Seite im Vergleich zu typischen Quarz-Layouts für verschiedene Gehäusegrößen. Quarzkristalle benötigen bis zu vier externe Komponenten, um die Resonanzfrequenz abzustimmen und die aktive Schwingung aufrechtzuerhalten. Aktive Oszillatoren wie der CDC6C oder der LMK6C benötigen nur einen einzigen Kondensator zur Filterung der Stromversorgung, wodurch die Anzahl der erforderlichen Komponenten und der erforderliche Layoutbereich erheblich reduziert werden können. Darüber hinaus wirkt sich die parasitäre Kapazität von Leiterbahnen nicht auf die Frequenzgenauigkeit eines aktiven Oszillators aus, sodass dieser im Vergleich zum Quarz viel weiter vom Empfänger entfernt platziert werden kann.

BAW Oszillatoren bieten eine hohe Zuverlässigkeit hinsichtlich Temperaturstabilität und Vibrationsfestigkeit. Abbildung 6 vergleicht die Leistung des BAW mit der Leistung eines Quarz über einen Temperaturbereich von –40 bis 105 Grad Celsius. Bei Übertemperatur hat der BAW-Oszillator eine Frequenzgenauigkeit von ± 10 ppm.

Abbildung 7 zeigt die Vibrationsempfindlichkeit des BAW-Oszillators. Der BAW-Oszillator verfügt über eine typische Vibrationsempfindlichkeit von 1 ppb/g, was deutlich besser ist als die 5-10 ppb/g-Empfindlichkeit von Quarzoszillatorlösungen.

BAW-Oszillatoren bieten eine überlegene EMI-Leistung im Vergleich zu anderen Technologien. Abbildung 8 vergleicht die abgestrahlten Emissionen gemäß CISPR 11 über ein Frequenzband von 550 MHz bis 800 MHz für den CDC6C-BAW-Oszillator und einen MEMS-basierten Oszillator. Diese Messung wurde mit einer Taktfrequenz von 8,192 MHz auf einem AMC131M03-EVM durchgeführt. Der BAW-Oszillator strahlt erheblich weniger Leistung in den geraden Oberschwingungen der Taktfrequenz aus, und zeigt auch weniger Spitzenleistung in den ungeraden Taktoberschwingungen.