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大数据传输时代 当时钟遇上BAW…

已有 173 次阅读  2019-03-07 14:34

时钟信号常用于同步电路,保证着相关电子组件得以同步运作。被形容为电子产品的心脏,可见时钟对电子产品的重要性。

传统的时钟使用石英晶体通过晶体振荡产生电子心跳,实现精确的节奏。但这些晶体的成本昂贵、易磨损,从而影响其精准性,并且开发过程复杂,占用PCB面积较大,种种弊端证明,传统的石英晶振器件已经不能满足当今大数据爆发的物联网时代。这里不得不提到能让万物互联、大数据正常运行的5G网络,近期有关5G的消息接踵而来,联通于年初率先为体验用户开通5G网络,同时实现对广场信号全面覆盖;各大手机厂商都纷纷推出5G手机;更有消息传出我国一名医生利用5G成功实施全球首例远程手术。这些均意味着5G时代已经来临!全球系统之间的大数据传输速度日益加快,对时钟信号有着苛刻的要求,如何解决每秒18Gdps的传输速度,已经成了众多芯片厂商急待解决的问题。

为此德州仪器(TI)经过多年研究,推出了一项突破性的技术。TI半导体事业部中国区业务拓展总监吴健鸿在发布会上介绍说,这是一种基于体声波(BAW)微型谐振器的技术,支持把高精度和超低抖动时钟直接集成到包含其他电路的封装中,为建设高性能通信设施基础架构和无线互联互通平台扫清了障碍。

何为BAW揩振器技术?

由于BAW技术更适合高频,以往常被用于滤波器,如智能电话之类的通信技术信号,而用于集成时钟功能,TI是业界开创者。BAW技术是一种微型谐振器技术,支持把高精度和超低抖动时钟直接集成到包含其他电路的封装中。BAW技术设备比外置石英晶振设备小巧,可提供更高质量的有线和无线网络信号。支持从无线消费电子产品到高端工业系统,为各种领域提供更高质量的通信和更高的效率。

简单的说,BAW技术可以减化外围PCB器件以及尺寸,简单易用,减少信号干扰,有效提高性能,实现稳定的数据传输,同时降低了成本。

据了解,TI BAW振荡器是一种电子振荡器电路,它利用压电效应,通过震动的微型声波谐振器(BAW)的机械谐振产生稳定的电子信号。这种精确的高频信号可为电子系统提供时钟和计时参考。

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TI半导体事业部中国区业务拓展总监 吴健鸿

事实上,BAW 可以用在众多的不同产品当中,只要产品里牵涉到时钟而且相对复杂,BAW就可以大展身手。另外,该技术采用硅为原材料,可以更方便的集成到TI现有IC中。目前TI已有两款芯片搭载该技术,其一是SimpleLinkTM CC2652RB,另一款是LMK05318网络同步器时钟。话说这两款芯片并非新品,把BAW集成到成熟的产品中,吴先生强调说:“这样做主要是为了解决客户的一些现有或即将面对的问题,如5G时代的大数据传输,解决每秒18Gdps的速度,需要更精准的时钟单元。搭载BAW技术的芯片以小尺寸提供最高频率,实现稳定的数据传输。”随后吴先生分别对该两款芯做了介绍。

SimpleLinkTMCC2652RB优势

SimpleLinkTM CC2652RB是一款先进的无外置石英晶振的无线MCU,同时也是业界第一款用BAW技术集成的MCU,与之前基于石英晶振技术设计的同款MUC相比,BAW技术使得PCB面积缩小12%。 CC2652RB在方形扁平无引脚(QFN)封装内集成了一个BAW谐振器,因而无需外置高速48-MHz晶体。减少了外围的晶振意味着减少信号的干扰,对产品性能有很大的提升。

CC2652RB是最低功耗的多标准器件,在单芯片上支持Zigbee®、Thread、低功耗蓝牙®及私有2.4-GHz连接解决方案。且不同于目前市场上其他基于石英晶振的解决方案不同,该芯片支持-40℃ 到85℃的工作范围,适合更广泛的应用、环境和场景。

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LMK05318网络同步器时钟特性和优势

吴先生介绍,LMK05318网络同步器时钟,配备了BAW谐振器,主要是为一些网络设备提供高速传输,可支持400-Gbps的链路传输。一般来讲,每个产品都会有一个备份时钟,以免在特殊情况下使用,一但情况发生,备份时钟必须精准快速切换,方才保证数据的完整性。从这个角度TI的这款LMK05318网络同步器时钟就更显优势。它可以提高为竞争对手产品的4倍。

下图可以见得,绿线为BAW,蓝色为普通晶振,中间有25dB的差值,实验结果显示,BAW可以实现更高的网络性能。由于LMK05318通过取代离散时钟和石英晶振器件,减少了辅助元件的物料单(BOM),LMK05318使得印刷电路板设计阶段大为简化,同时提供更高的时钟性能,经了解该器件已量产。

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总结:BAW技术可以减化外围PCB器件以及尺寸,简单易用,减少信号干扰,有效提高性能,实现稳定的数据传输,同时降低了成本。如果说时钟是电子产品的心脏,那么可以说,在大数据传输时代,TI作美,让时钟遇上BAW,是一场完美的邂逅,必将推动我们实现未来蓝图,为建设高性能通信设施基础架构和无线互联互通平台扫清障碍。不止于此,未来TI还将会利用该技术研发出更多的产品。

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