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真真的設計經驗：怎麼設計可延長電池壽命？

發布時間：2015-08-18 責任編輯：sherry

【導讀】每一個設計工程師都知道無源晶體諧振器（晶振）不耗電，那麼為什麼要在一個功率敏感應用中使用一個振蕩器來代替一個XTAL呢？當考慮係統總功率時，答案就變得很清晰了。

這聽起來似乎有悖常理，有源器件解決方案比無源器件消耗的功率更小。每一個設計工程師都知道無源晶體諧振器（晶振）不耗電，那麼為什麼要在一個功率敏感應用中使用一個振蕩器來代替一個XTAL呢？當考慮係統總功率時，答案就變得很清晰了。

電池供電的產品通常都采用一個或多個計時元件。如果使用了一個XTAL，它不會直接從蓄電池汲取電流。然而，要使諧振器振蕩，必須由一個駐留在一個MCU或SoC上的振蕩器電路來驅動。這個片上振蕩器電路可以消耗大量功率。

基於MEMS的μPower振蕩器為石英晶體諧振器提供了更低的功率選擇。一個高度優化的低功耗頻率合成器和模擬電路可驅動TempFlat MEMS 諧振器以微安級核心電流實現可編程頻率。在功率敏感的應用中，可以用這些μPower振蕩器替代一個兆赫諧振器，而MCU/SoC上的片上振蕩器電路可以被關閉。如下圖所示，一個SiT8021 μPower振蕩器直接連接到XIN引腳，並簡單旁路了片上XTAL OSC電路，實現了係統級的淨功率節省。

振蕩器

當用一個μPower振蕩器代替晶體XTAL時，在活躍狀態期間，振蕩器+MCU的組合電流消耗降低了7%。而在待機模式下，可以實現18%的節約。在待機過程中，振蕩器隻消耗≤ 0.9 μA，因為除了MEMS振蕩器電路和ST引腳檢測邏輯之外，所有內部電路都關閉了。

振蕩器

除了消耗更少的係統功率，SiTime的μPower振蕩器——尺寸隻有1.5×0.8 mm——占用的電路板空間更少，一個重要因素是因為許多功率敏感的產品也是空間敏感的。

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使用一個振蕩器的另一個優點是其可驅動多個負載的能力——一些XTAL無法做到。當驅動一個以上負載時，功耗僅略微增大，增加了關掉OSC電路板上多個芯片（例如，MCU +音頻DAC）功率節省的好處。除了降低係統功率，這種方法還降低了電路板空間、BOM和成本。

振蕩器

當用一個基於MEMS的μPower振蕩器取代一個石英振蕩器時，功率節約更為可觀。例如在便攜式音頻應用中，一個工作在3.072 MHz的SiT8021振蕩器的功耗僅為60 μA，而石英振蕩器在2.5 mA。在這種情況下，功耗降低了98%。這可以有效延長電池壽命達一整天——一個巨大的改善。

振蕩器

SiTime的革命性MEMS和模擬技術提供了一個降低總功率消耗的解決方案。如果低功耗至關重要，要從大局來考慮係統級改善。

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