BAW-Oszillator-Lösungen für die Gebäudeautomation

BAW-Resonatortechnologie

Die BAW ist eine Mikroresonatortechnologie, die die Integration hochpräziser und extrem jitterarmer Taktgeber direkt in Gehäuse ermöglicht, die andere Schaltungen enthalten. Im BAW-Oszillator ist die BAW mit einem Co-located-Präzisionstemperatursensor, einem extrem jitterarmen, energieeffizienten Teiler am Ausgang (Fractional Output Teiler, FOD), einem unsymmetrischen LVCMOS- und differenziellen LVPECL-, LVDS- und HCSL-Ausgangstreiber und einem kleinen Power-Reset-Clock-Management-System ausgestattet, das aus mehreren rauscharmen LDOs besteht.

Abbildung 1-1 zeigt die Struktur der BAW-Resonatortechnologie. Die Struktur besteht aus einer dünnen Schicht piezoelektrischer Folie, die zwischen Metallfolien und anderen Schichten eingeklemmt ist, die die mechanische Energie beschränken. Die BAW nutzt diese piezoelektrische Transduktion, um eine Vibration zu erzeugen.

Abbildung 1-1 Grundlegender Aufbau eines BAW-Resonators (Bulk Acoustic Wave)

BAW-Oszillator in der Gebäudeautomation

Gebäudeautomationssysteme maximieren Sicherheit, Robustheit und Zuverlässigkeit auf skalierbarem Niveau. Um eine bessere Leistung in Anwendungen wie IP-Kamera, Videoüberwachung und HLK zu erzielen, ist ein komplexes und zuverlässiges Netzwerk präziser Taktdaten erforderlich.

In fortschrittlichen Gebäudeautomationssystemen wie den oben aufgeführten sind die folgenden Leistungskennzahlen erforderlich:

Höhere Dichte des Produktdesigns mit großer thermischer Leistung und kleiner Layoutgröße.
Abbildung 1-2 Vergleich der Platinenfläche von BAW-Oszillator und Quarz
Höhere Leistung mit zuverlässigem Schutz für eine Vielzahl von Vibrations- und Stoßleistungsanforderungen.
Abbildung 1-3 Empfindlichkeit von BAW-Oszillatoren
Abbildung 1-4 Temperaturstabilitätsvergleich von BAW-Oszillator und Quarz
Jitterarm zur Erzielung einer optimalen BER-Leistung im System.
Abbildung 1-5 LMK6C BAW-Oszillator 25 MHz Phasenrauschleistung

In Gebäudeautomationssystemen kann der BAW-Oszillator als Referenztakt für folgende Bausteine verwendet werden:

Bausteine	Frequenzen
Audio	12,288 MHz/24,576 MHz
100 M Ethernet	25 MHz
MCU	16 MHz/25 MHz
Bildsensor	37,125 MHz/54 MHz
SoC-Systemtaktgeber	48 MHz/50 MHz
WLAN/BLE	38,4 MHz/48 MHz
HDMI/SDI	297 MHz
GB Ethernet	125 MHz

Bei allen oben aufgeführten Frequenzen sind Jitter-Leistung, Zuverlässigkeit und Stabilität die wichtigsten Leistungsfaktoren. Alle diese Metriken können mit der BAW-Oszillatorlösung erfüllt werden.

Abbildung 1-6 Zeigt die typischen Blockschaltbilder für IP-Kamera- und HLK-Systeme. Für IP-Kamera-Anwendungen kann der BAW-Oszillator als Referenztakt für ASIC, MCU, Bildsensor, Audio-Codec, HDMI/SDI, Und Ethernet-Phys. Bei HLK-Systemen kann der BAW-Oszillator als Referenz für WLAN/BLE, MCU, FPGA und Ethernet-Phys verwendet werden.

Abbildung 1-6 Typische Blockschaltbilder eines BAW-Oszillators, der in der Gebäudeautomation verwendet wird

Bausteine	Typ	Funktion	Wichtigste Merkmale
LMK6C/D/P/H	Extrem jitterarmer XO	Referenztaktgeber für ASIC, MCU, Bildsensor, Audio-Codec, HDMI/SDI, Und Ethernet-Phys	1 MHz bis 400 MHz, ± 25 ppm, 200 fs Jitter
LMK1Cxxxx	1:x LVCMOS-Puffer	Fanout zu Takt-MCU, Phys und HDMI/SDI	1,8 V–3,3 V Versorgung, extrem geringer additiver Jitter von 20 fs
TPL5010	Nanotimer	Programmierbarer Nano-Power-Timer mit Power-Gating-Funktionalität	Versorgungsspannung 1,8 V bis 5,5 V, typischer Stromverbrauch von 35 nA