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可编程时序的最大尺寸和节能优势

可编程性以多种方式改进电子产品设计。有些好处更为明显，例如更快的开发和更短的交付时间。有些与性能相关，如本系列第一篇博客中所述。我们将在下面深入探讨的其他好处，会以令人惊讶且鲜为人知的方式减少尺寸和功率。所有这些优势都是通过 MEMS 计时系统的广泛功能集（许多功能如下表所示）和可编程架构实现的。

尺寸更小，功能更大

可编程定时平台可以通过多种方式减少组件数量和系统尺寸。对于初学者来说，由于我们器件的频率可以在非常宽的范围内以六位小数的精度进行编程，因此设计人员可以选择与下游芯片（MCU、MPU、SoC 等）要求完全匹配的输出频率，从而无需用于额外的缓冲器/分频器和频率转换器 PLL。一些振荡器具有系统内可编程性 (ISP)，允许在运行期间将频率编程为 1 MHz 至 725 MHz。这些振荡器还可上拉至± 3200 ppm，具有 5 ppt 分辨率和出色的拉动线性度。这种类型的可编程器件非常适合替换支持多个频率的系统中的多个计时组件。

另一种减少 BOM 的做法是将振荡器输出驱动器编程为其最大驱动强度，使其能够驱动多个设备。这消除了对扇出缓冲器的需要，并减少了所需定时组件的数量。例如，在小型无线产品中，具有更高驱动强度的单个 32kHz 振荡器可以驱动 RTC 处理器、BLE 睡眠时钟和音频 DAC 或编解码器，从而取代多个晶体及其所有相关负载电容器。而且无需担心信号完整性或反射问题，因为这些32kHz 振荡器的上升/下降时间范围为 10 秒到 100 纳秒，具体取决于器件系列。

MEMS 本质上体积小且坚固，并且不需要笨重的封装。由于MEMS振荡器的内部都是硅，因此可以使用最新的先进半导体封装技术（包括芯片级封装（CSP））进行封装。设计人员可以在 CSP 中选择一种振荡器配置，其占地面积不大于 IC 振荡器芯片，尺寸仅为 1.5 x 0.8 mm，这是当今可用的最小振荡器的占地面积。

电池寿命更长

降低功耗变得越来越重要，可编程定时功能也有助于实现这一目标。可编程 NanoDrive™ 就是这样的功能之一。借助 NanoDrive，可以对输出和相关电压摆幅进行编程，以匹配下游 MCU 或 PMIC，从完整的 LVCMOS（轨到轨）一直降至仅 200 mV 的输出摆幅，从而显着降低电流消耗。为什么要使用全LVCMOS输出来连接低功耗MCU或使用较小电压的IC的振荡器维持电路？

该振荡器可通过低至 1.2V 的宽电源电压工作范围延长电池寿命，非常适合纽扣电池或超级电容备用电池等电池供电应用。 而且由于 SiTime MEMS振荡器的频率可编程低至 1 Hz，因此输出负载电流可降至 MCU/IC 工作频率范围的下限，以降低功耗（功耗与 C*V2*F 成正比）其中 C 是电容，V 是电压，F 是频率）。例如，将输出频率从 2 MHz 降低至 500 kHz 可使空载工作电流降低约 70%。相比之下，石英晶体在较低频率下物理尺寸较大，因此频率低于 32.768 kHz 的石英器件非常罕见。将低频 MEMS 振荡器与低电源电压和 NanoDrive 输出相结合是显着降低功耗的有效组合。

降低系统功耗的另一种方法是选择更好的频率稳定性选项，例如频率稳定性为 75 ppm 的 32 kHz MEMS振荡器，或稳定性高达± 3 ppm 的 32 kHz MEMS TCXO 。例如，在无线设备中，更好的稳定性可以实现更好的睡眠时钟精度 (SCA)，这与设备保持睡眠状态和节省电量的时间直接相关。相反，使用稳定性较差的时钟会导致无线电接收器更早开启并保持更长时间，以避免丢失来自主设备的数据包，从而导致系统消耗更多电量。请阅读这些白皮书，了解有关通过提高稳定性来降低功耗的更多信息： MEMS Timekeeper 延长移动设备的待机寿命和医疗应用的现场可编程定时解决方案。

最后，另一种节省功耗的方法是对 SiTime MHz 振荡器中提供的功能引脚 1 进行编程。该引脚可编程为输出使能 (OE) 或待机 (ST)。在这两种情况下，将引脚 1拉低都会停止输出振荡。使用 OE 时，输出驱动器被禁用并进入 Hi-Z 模式，但器件的其余部分仍在运行。由于输出不活动，功耗会降低。当 OE 引脚拉回高电平时，输出通常会在 < 1 µs 内激活。使用 ST，器件的所有内部电路都会关闭，并且功率会降低至待机电流，通常在几微安的范围内。当 ST 拉回高电平时，器件输出将在大约 3 至 10 ms 内恢复。

灵活、可编程的时序

在电池供电产品中，更小的尺寸与更低的功耗密切相关。 MEMS 计时系统提供了最多的可配置计时功能选择，以减小尺寸和功耗。此外，SiTime MEMS 计时系统的可编程平台和丰富功能可提高性能并加快开发和制造时间，同时降低风险。请关注我们的下一篇博客，即该系列的第三篇博客，了解有关可编程时序的主要供应链优势的更多信息。与此同时，请查看我们的零件编号生成器，了解可生成数亿零件编号的可编程选项。

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感谢客户工程总监 Jim Holbrook 对本文的贡献。