告別石英:全球首款無晶體無線MCU改進物聯(lián)網設計
從醫(yī)用血糖、血壓和血氧飽和度監(jiān)測儀,到建筑自動化中使用的溫度和煙霧探測器,再到建筑安全中使用的電子鎖,無線微控制器(MCU)在監(jiān)測和連接生活方面發(fā)揮著至關重要的作用。
因此,移動和分析大量數據仍然是商業(yè)和商務領域中一項重要的創(chuàng)新能力。無線MCU和無線網絡對數據遷移至關重要。而通過物聯(lián)網(IoT)設備傳遞最后一英里數據的能力是整個數據傳遞過程中的重要一環(huán)。
物聯(lián)網構建塊包括采用石英晶體的傳感器。然而,用于實現無線連接的離散時鐘和石英晶體設備開發(fā)成本高、耗時長、難度高,并且在工廠自動化或汽車應用中經常會受到環(huán)境壓力的影響。
一種名為體聲波(BAW)的新技術能在提高整體性能和降低成本的同時,讓MCU變得更簡便、更小巧。通過改變我們當前的系統(tǒng)設計方式,BAW可以讓下一代工業(yè)和電信應用成為現實。
如圖1(下圖)所示,BAW由夾在兩個電極之間的壓電材料組成,它能將電能轉換為機械聲能,也能將機械聲能轉換為電能。壓電材料的機械共振可為系統(tǒng)生成時鐘。
圖1:一種BAW壓電材料。(圖片來源:德州儀器)
德州儀器的SimpleLink CC2652RB MCU在無線MCU封裝中集成了BAW技術,從而消除了對外部石英晶體的需求,這種晶體不僅體積大,而且設計成本高、耗時長。無晶體解決方案節(jié)省的空間在許多新興應用中至關重要,例如醫(yī)療物聯(lián)網設備。
與外部晶體MCU解決方案相比,SimpleLink C2652RB還能有效抵御各種加速力和機械沖擊的干擾。
BAW技術如何抵御機械沖擊和振動
測量振動和沖擊的兩大重要參數是作用于物聯(lián)網設備的加速力和振動頻率。振動源無處不在:在移動的車輛、設備中的冷卻風扇,甚至是手持無線設備中都能找到它的身影。重要的是,時鐘解決方案提供的時鐘非常穩(wěn)定,可以有效抵御加速力、振動和沖擊的干擾,這樣一來,即便工藝和溫度不斷變化,也能在整個產品生命周期保持穩(wěn)定。
振動和機械沖擊通過引發(fā)噪聲和頻率漂移影響諧振器,從而逐漸降低系統(tǒng)的性能。在參考振蕩器中,振動和沖擊是導致相位噪聲和抖動升高、頻率偏移和出現峰值,甚至對諧振器及其封裝造成物理損壞的兩大常見原因。通常,外部干擾會通過封裝耦合到微諧振器中,這會降低時鐘的整體性能。
對所有無線設備而言,一大關鍵性能指標是保持發(fā)射機和接收機之間的鏈路并防止數據丟失。BAW技術無需使用晶體,因此為在惡劣環(huán)境下運行的物聯(lián)網產品提供了顯著的性能優(yōu)勢;此外,BAW技術還能穩(wěn)定傳輸數據,提高有線和無線信號之間數據同步的精確度,并實現連續(xù)傳輸,從而大幅提高處理數據的效率。

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