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通過更好的晶振頻率穩(wěn)定性延長電池使用周期

來源：http://sanctuaryinlakeelmo.com 作者：億金電子 2019年06月26
         頻率穩(wěn)定性,晶振時鐘信號在電壓和溫度上的穩(wěn)定性,轉(zhuǎn)化為節(jié)能.許多移動設(shè)備通過關(guān)閉最高功能塊來降低功耗無效時電流消耗.但是,系統(tǒng)必須喚醒并定期與之通信網(wǎng)絡(luò).更高的頻率穩(wěn)定性允許設(shè)備保持在低功率狀態(tài)或睡眠狀態(tài)更長的時間,可以顯著節(jié)省電力.
        許多可穿戴設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)集線器設(shè)備不斷收集數(shù)據(jù),壓縮并上傳到云端比如智能手機(jī).這個上傳以短暫的突發(fā)傳輸,持續(xù)幾毫秒,然后是設(shè)備進(jìn)入睡眠狀態(tài)以節(jié)省電量.其中所使用到的低功耗SMD晶振,循環(huán)睡眠場景是電池供電設(shè)備的典型情況其中設(shè)備核心被關(guān)閉一段稱為“休眠時間”的預(yù)設(shè)時間,通常在2到10的范圍內(nèi)在短暫突發(fā)期間需要傳輸數(shù)據(jù)時的秒數(shù)和喚醒.連接事件是“ON”設(shè)備的某些功能塊喚醒并在短時間內(nèi)保持活動狀態(tài)的時間.
        功耗與“開啟”時間與設(shè)備在“睡眠”狀態(tài)下花費的時間之比成比例.并且用于計時睡眠狀態(tài)的32.768K的睡眠時鐘精度(SCA)具有直接性對電池壽命的影響.睡眠時鐘不準(zhǔn)確導(dǎo)致無線電接收器(RX)更早開啟保持更長時間以避免丟失來自主站的數(shù)據(jù)包.以PPM測量的時鐘誤差導(dǎo)致早期開啟時間(ΔT)如圖6所示.ΔT=(SCA)*(睡眠時間).
     圖6：早期開啟時間(或窗口擴(kuò)展)受時鐘精度影響并導(dǎo)致功率損失
        下表顯示,更嚴(yán)格,更高時鐘精度會縮短早期開啟時間,從而減少能量消耗.
       基于MEMS的SiT1552 TCXO晶振在溫度范圍內(nèi)頻率變化小于5ppm,是一個很大的問題比石英晶體更準(zhǔn)確的替代品.這種精確度減少了開啟時間并允許系統(tǒng)保持睡眠模式.使用SiT1552晶振,系統(tǒng)設(shè)計人員可以利用壓縮和傳輸數(shù)據(jù)僅在需要時短暫爆發(fā),同時保持設(shè)備處于最低功耗睡眠狀態(tài)以進(jìn)行延長周期并可能達(dá)到電池續(xù)航時間的兩倍.圖7顯示增加與180ppm 32.768kHz石英晶體相比,使用5ppm 32.768KHz TCXO可獲得電池壽命諧振器.
圖7：與石英XTAL諧振器相比,使用MEMS TCXO的電池壽命
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