AbraconのAMMLP MEMS発振器で設計の柔軟性を実現

低電力電子機器において、タイミングソースはバッテリ寿命、信頼性、性能を左右する隠れた要因です。シリコンベースの微小電気機械システム（MEMS）発振器が登場するまで、何十年もの間、水晶振動子が電子機器の標準的なタイミング素子でした。

MEMS発振器を選択することは、ウェアラブルやIoTセンサから産業用および高速デジタルシステムに至るまで、アプリケーションの設計において最も影響力のあるステップの1つです。シリコンにエッチングされたこれらの発振器は、正確な周波数で振動し、安定したデジタルタイミング信号を提供します。

1930年代から使われている水晶振動子は、電圧をかけると正確な周波数で振動する圧電性を利用しています。当然ながら安定しており、マイクロコントローラや無線機などのデバイスに信頼性の高い長期的なタイミングを保証します。

しかし、水晶振動子は比較的脆く、特定の周波数に固定されているため、設計の反復や周波数のカスタマイズには問題があります。さらに、電源投入後の安定化には数ミリ秒を要するため、スリープサイクルが頻繁な低電力デバイスには不向きです。

抵抗-コンデンサ（RC）発振器やインダクタ-コンデンサ（LC）発振器などの電子的な代替手段は、電子部品からクロック信号を生成することができますが、温度、電圧、経年劣化による周波数ドリフトが生じる可能性があります。

MEMS発振器は、水晶の機械的安定性特性と、シリコンの小型化、耐衝撃性、構成可能性を兼ね備えています。このため、低電力、堅牢性、スペースの制約に依存するアプリケーションに特に適しています。マイクロ秒単位でウェイクアップし、温度変化に対して安定しており、低消費電力であるため、稼働時間の延長、バッテリの小型化、設計の小型化・堅牢化を実現します。

衝撃に強く、プログラム可能なオプション

Abraconは、超小型・低電力パッケージで高精度な周波数制御を実現するMEMS発振器AMMLPシリーズをはじめ、さまざまなタイミング・周波数制御デバイスを提供しています（図1）。従来の水晶と比べ、AMMLPデバイスは衝撃に強く、超小型で、プログラム可能なため、エンジニアは設計の周波数とフットプリントのニーズに正確にマッチするオプションを得ることができます。

図1：AbraconのMEMS発振器AMMLPシリーズは、業界標準のパッケージサイズで、幅広い周波数オプションが用意されています。（画像提供：Abracon）

次世代のフィットネストラッカーから自律型ドローンまで、AMMLP発振器は最新のアプリケーションが求める正確で低電力のタイミングを実現します。周波数2.3MHz～170MHzまでの多彩なラインナップを揃えたAMMLPデバイスは、精度、低電力、柔軟性のバランスを実現しています。1.8V、2.5V、3.3V、および2.25V～3.6Vの連続範囲という4つの電源電圧オプションをサポートしています。

電力の観点から、AMMLP発振器はエネルギー使用に配慮した設計向けに構築されています。標準の消費電流は約6.5mAで、多くのモデルにはスタンバイモードや出力イネーブルモードが搭載されているため、デバイスはエネルギーを浪費することなくスリープ状態を維持することができます。2.0 x 1.6mm、2.5 x 2.0mm、3.2 x 2.5mm、5.0 x 3.2mm、7.0 x 5.0mmという業界標準のパッケージサイズで提供され、最もコンパクトな設計でもドロップインで簡単に統合できます。

周波数安定度

Abraconのデバイスは、その範囲内であれば、ほとんどどの周波数でも工場でプログラムすることができます。広い温度範囲で±20ppm～±50ppmのオプションを備えた厳格な周波数安定度により、ポータブル、産業用、民生用アプリケーションで一貫したタイミングを保証します。

AMMLPAALJS-24.0000Tは、2.0 x 1.6mmのMEMS発振器で、PCBスペースを節約しながら、中域の24MHz周波数を高精度かつ低電力で提供します。2.25V～3.63Vの電源電圧で動作し、マイクロコントローラ、ワイヤレス無線、その他のデジタル回路に安定したクロック信号を提供します。最大アクティブ電流は7.5mA、スタンバイ電流はわずか1.8μAで、バッテリ駆動のデバイスに最適です。

2.5 x 2.0mmとやや大きめのAMMLPDALJS-25.0000Tは、Ethernet、USB、一部のワイヤレス無線でよく使用される25MHzで動作します。標準のスタンバイ電流はわずか1µAで、2.25V～3.63Vの柔軟な電源電圧範囲で動作し、ポータブルまたは産業用設計でエネルギー効率の高い動作を保証します。

また、2.5 x 2.0mmパッケージで提供され、スタンバイ時に1µAを消費する50MHz AMMLPDDLJS-50.0000Tは、1.8V電源をサポートし、アクティブ時に最大7.5mAを消費します。コンパクトなサイズと低消費電力により、スペースとエネルギー効率が最優先される場合に有力な選択肢となります。

これら3つのデバイスは、いずれも±20ppmの周波数安定度とCMOS出力を備え、アプリケーション設計を簡素化します。

まとめ

AMMLPシリーズは、ウェアラブルやIoTセンサからドローン、ロボット、オーディオ/ビデオ機器まで、幅広い電子機器に対応しています。周波数範囲、複数のパッケージサイズ、電源電圧オプションにより、設計者は、事実上あらゆるアプリケーションのタイミング、電力、スペース要件に適合する正確な発振器を柔軟に選択できます。追加の1ミリアンペア、PCBスペースの1ミリメートルが重要な場合において、AMMLP MEMS発振器は、妥協することなく革新するための余地を設計者に提供します。