详阅请点击下载：《面向汽车应用的Microchip MEMS振荡器和时钟产品》

来源：Microchip

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随着消费者对紧凑型物联网（IoT）和便携式电子设备的需求加速，产品设计师需要找到降低应用大小同时延长电池寿命的解决方案。时序器件是这类产品运行的关键，但时钟源通常需要多个组件来满足消费类电子设备的频率要求，导致较高的电路板空间占用和功耗。为了解决这些设计问题，Microchip Technology Inc.（美国微芯科技公司）推出业内最小的MEMS时钟发生器，这款新器件可以替代电路板上的多达三个晶体和振荡器，将时序组件的电路板空间最高缩小80%。DSC613时钟系列通过集成低功耗和高稳定性微机电系统（MEMS）谐振器，消除了对外部晶振的需求。

为了满足如今智能设备的频率范围要求，系统设计师需要在电路板上的控制器旁放置多个晶体/振荡器，或者使用通过外部晶振提供参考输入的时钟发生器。DSC613系列是真正的单芯片解决方案，它将一个MEMS谐振器和两个低功率锁相环（PLL）集成到封装尺寸低至1.6 mm x 1.2 mm的6引脚DFN中。紧凑的封装尺寸和广泛的频率灵活性让DSC613系列非常适合要求低功率运行的小型设备，例如数码相机、智能扬声器、虚拟现实（VR）头盔、流媒体播放棒和机顶盒。

DSC613系列支持最多三个时钟输出，频率范围支持2千赫兹（kHz）到100兆赫兹（MHz），这使之成为基于单片机的嵌入式系统的理想选择。例如在物联网应用中，时钟发生器可用于为单片机（MCU）提供MHz主参考时钟和32.768 kHz实时时钟（RTC），同时为连接和传感器等功能组件提供其他MHz时钟。DSC163系列包括两个采用AnyRate®时钟合成器的低功率小数PLL，这使其能够生成从2 kHz到100 MHz的任意频率。该系列提供三路输出，功耗只有大约5毫安（mA），与使用三个低功率石英振荡器的解决方案相比，可以节省高达45%的功耗。为了进一步降低能耗，可以通过输出使能引脚关闭时钟输出。

Microchip时序和通信业务部副总裁Rami Kanama表示：“Microchip是唯一的一站式时序服务供应商，我们提供网络同步、时钟发生和缓冲，以及MEMS、晶振和基于SAW的振荡器，频率范围从kHz到GHz。DSC613时钟发生系列是对我们品种已十分丰富的MEMS时序产品的最新补充，它为基于MCU的系统提供真正的单芯片时序解决方案，这使之成为Microchip的MCU和MPU器件的绝佳时钟搭档。”

MEMS产品完全按照标准的半导体流程打造而成，可以提供与集成电路相同的可靠性和稳定性，该器件可以在-40到+125摄氏度的温度下运行，稳定性高达± 20 ppm。所有产品均采用Microchip以客户为导向的淘汰规则，只要客户需要就会保持供货。

开发工具

DSC613 系列受Microchip的ClockWorks®在线配置工具支持。客户输入时钟配置即可得到自定义的器件编号和数据手册，并可以通过 clockworks.microchip.com/timing 免费订购样片。

时钟配置包括输出频率、控制引脚功能、封装尺寸、PPM精度和温度范围。根据定制的电路板承载条件，最多提供三级输出驱动强度，同时提供扩频时钟降低电磁干扰，以及电路板布局指南和原理图审查等应用支持。

供货

DSC613系列已开始提供样片和投入量产。欲了解价格和其他更多信息，请联系Microchip销售代表或全球授权分销商，也可访问Microchip官网。欲购买文中提及产品，可登录Microchip在线采购平台（http://www.microchipdirect.com/）或联系Microchip授权分销伙伴。

详情请浏览： www.st.com/profiMEMS-PR

请参见 “MEMS 振荡器对机械应力的抵抗能力”以了解MEMS振荡器相对于传统晶体振荡器的重要优势。

可编程的上升 / 下降时间

有些 Microchip MEMS 振荡器系列 （例如 DSC11xx 和DSC2010）可对 CMOS 输出缓冲器的驱动强度进行编程，这会影响输出信号的上升和下降时间。DSC2010 提供三路输入（OS0、OS1 和 OS2），可使能八种驱动强度中的一种。 DSC1101 在出厂前已编程为使用最高驱动强度， DSC1105 则编程为使用最低驱动强度。

当应用需要快速的上升/下降时间或器件需要驱动很高的容性负载时，高驱动强度是有利的。它还有助于减少电源噪声对时钟抖动的影响。

在表 1 中，最低的驱动强度对应于最慢的上升 / 下降时间。在这种条件下，时钟信号具有最平滑的边沿和最低的谐波能量，因而能够最大程度地减少 EMI。

图 1 显示当输出缓冲器的驱动强度减小时谐波的衰减曲线。

展频

展频是一种随时间对时钟频率进行缓慢调制的功能。MEMS 谐振器内部的 PLL 采用 33 kHz 的三角波进行调制。在如此缓慢的调制速度下，基频和所有谐波的频谱能量峰值分布在更广的频率范围内。能量因此显著减少，从而也减少了 EMI。选择三角波的原因是它具备均匀分布的频谱密度。

Microchip 的 MEMS 振荡器系列 DSC63xx 提供多个调制选项。展频可能是相对于时钟频率的中心展频或向下展频。中心展频的范围为 ±0.25% 至 ±2.5%，而向下展频的范围为 –0.25% 至 –3%。

如果时钟频率为 100 MHz 并选择 ±1% 的中心展频，则输出时钟的范围为 99 MHz 至 101 MHz。如果选择 –2%的向下展频，则输出时钟的范围为98 MHz至100 MHz。

图 2 和图 3 显示了 DSC6331 的频谱示例，时钟频率为33.333 MHz，采用 ±1% 的中心展频进行调制。

可以看到，展频将峰值功率降低了大约 10 dB。也可使用以下公式估算这一降幅：

公式 1：

EMIReduction = 10 × Log10( ) S fc RBW × ⁄
其中：
S   展频百分比峰 - 峰值 （在本例中为 1%）。
fc   载波频率 （在本例中为 33.333 MHz）。
RBW   频谱分析仪的分辨率带宽 （在本例中为30 kHz）。

本例的理论计算结果等于 10.45 dB，与测量结果一致。与基频类似，所有谐波也以相同的方式展频和衰减。

图 6 显示当选择不同类型的调制时 DSC6331 的33.333 MHz 基频和奇次谐波的衰减曲线。为清晰起见，图 6 仅显示中心展频选项。但是，相应百分比的向下展频也可提供相同水平的谐波衰减（例如，±1% 的中心展频可提供与 –2% 的向下展频相同的谐波衰减）。

结论

EMI 是现代电子设计领域的一大严峻挑战，而时钟发生器是产生 EMI 的主要因素之一。MEMS 振荡器具有灵活和可编程的优势。这些振荡器提供两种重要的可编程特性，帮助减少时钟产生的 EMI。第一种特性是可编程的上升 / 下降时间。更缓慢的上升 / 下降时间可减少与每个时钟信号的谐波相关的能量，这也意味着辐射能量 （EMI）的减少。第二种特性是时钟频率的缓慢调制，称为展频。这种特性也可显著减少与时钟谐波相关的能量。

这些MEMS振荡器的两种可编程特性不仅可减少EMI，还可简化 EMI 滤波和屏蔽设计，从而降低电路板成本并减少占用空间。

来源： Microchip