石英晶振的末端是否接近?可能不是.然而,随着新的集成体声波(BAW)器件的出现,晶体将在许多时钟和定时电路中被替换.鉴于大多数工程师必须在某些时候处理或处理时钟和定时电路,因此您应该考虑这一点.

大块声波背景

多年来,BAW设备一直被用作高频滤波器.它们的小尺寸和高Q选择性使它们成为手机前端表面声波(SAW)滤波器的竞争对手.SAW滤波器适用于高达约1.5 GHz的频率.高于该频率,BAW优于6 GHz左右,使其成为高频LTE和5G蜂窝频段以及Wi-Fi应用的理想选择.

BAW的物理结构类似于石英晶体,但要小得多.其配置使得它可以在硅芯片上制造,这对于石英晶体是不可能的.

BAW是一种与石英晶体不同的小结构.它由两块金属板或薄膜之间的超薄压电薄膜组成(图1).当被电压激发时,器件以特定频率振荡,如晶振.频率取决于压电薄膜的厚度.

图2显示了BAW的等效电路.它类似于晶体等效电路.两个平行板形成电容器CP,其与特定谐振的串联RLC电路并联.BAW用作振荡器中的稳定频率确定元件.

这里显示的是BAW的电气等效电路.

突破

BAW在过滤器层次结构中找到了一个利基,并且看到了更多的使用.他们的价格已经降到SAW的竞争范围.在大的突破,但是,已经在征服它们集成到硅芯片的问题.现在,德州仪器(TI)已经找到了如何使用标准处理实践和用于制造硅IC的晶圆厂制造BAW.这带来了一些有趣的好处和新产品

主要的好处是它消除了外部晶体设置MCU或其他电路的时钟速度的常见需求.对于许多应用,SoC MCU所需的唯一外部元件是贴片晶振和一些旁路电容.晶体是更大的器件,因此它决定了PCB的尺寸和布局.现在,需要晶体的新产品可以替换为具有集成BAW频率确定组件的等效器件.这种微小的技术将对包含它们的MCU和设备(如所有产品)和任何需要时钟发生器的电路产生全球影响.

BAW频率源的应用

采用BAW频率源的几款TI产品中的首批产品之一是其流行的SimpleLink无线电收发器芯片,主要针对物联网和蓝牙,Zigbee,Wi-Fi和其他标准的其他短距离无线解决方案.其中一款带有MCU的无线电是CC2652RB.这些器件使用2.4-GHz免许可频段,并采用数字PLL和数字VCO提供输出.PLL输入参考是BAW时钟.

BAW提供原始信号以生成48 MHz PLL参考.在1.8至3.6 V的石英晶振整个电源电压范围和-40至+ 85°C的温度范围内,频率误差小于40 ppm.它与48-MHz石英晶体振荡器的性能相当.

BAW谐振器的功耗略微增加(<40μA),但不会影响接收器灵敏度.真正的奖金是降低BOM成本和减小PCB占用空间,为其他部件留出空间并改进布局.

另一个应用是替换通信网络设备中的时钟,如路由器和切换器.该设备使用PLL同步器来检测有效时钟,过滤时钟信号以及执行其他功能.参考源通常是非常稳定但昂贵的温度补偿晶振(TCXO)或恒温晶体振荡器(OCXO).这些同步器现在可以用TI的新同步器IC LMK05318替换.它集成了BAW频率参考,可以满足ITU-T G.8262的抖动和噪声标准.该IC符合即将推出的400-Gb / s网络所要求的严格<150 fs标准.