每個電子系統(tǒng)都必須要有心跳—— 時鐘信號，它可以幫助每個組件完美同步的運行。

幾十年來，設計人員一直使用石英晶體來產生這種電子心跳。通過晶體振蕩，實現精確的節(jié)奏。但當這些昂貴的晶體出現磨損時，它們就會抖動或跳變，進而影響計時的精確性。

近日，德州儀器（TI）發(fā)布了兩款全新的基于體聲波（BAW， bulk acoustic wave）諧振器技術的核心產品。這些微型計時器尺寸僅有100微米，比頭發(fā)的直徑還小，但它們的運行頻率遠遠高于石英晶體，可實現更優(yōu)異的系統(tǒng)性能。

隨著5G通信和大數據時代的到來，全球系統(tǒng)之間的數據傳輸速度日益加快，高精度時鐘就變得愈發(fā)重要了。

從樓宇自動化到虛擬健康中的各種應用，基于TI BAW技術的新產品能從根本上提升內部時鐘的性能和應用運行速度。

過去，BAW諧振器技術常被用于過濾諸如智能電話之類的通信技術中的信號。在業(yè)內，TI首次將這項技術用于集成時鐘功能。

無需石英：行業(yè)首創(chuàng)的無晶體無線MCU

TI這次發(fā)布的新產品中包括業(yè)內首創(chuàng)的無晶體無線微處理器（MCU），它在封裝內集成了一個TI BAW諧振器。設計工程師可利用此MCU完成更簡單、更小巧的設計，同時還能提升性能、降低成本。由于設計人員無需篩選、校準和組裝外部石英晶體，從而加快了產品上市的時間。

TI互連微控制器事業(yè)部的副總裁Ray Upton表示：“通過運用并分析大量的數據做出準確、明智的決策是一項非常重要的創(chuàng)新能力。無線網絡是這種數據遷移的核心，通過連接設備連接最后一英里的能力是數據循環(huán)的關鍵部分?！?/p>

到2022年，物聯網應用的支出預計將從2018年的1510億美元左右提升至1.2萬億美元。［i］這一大幅增長表明，物聯網應用正在深入滲透各個領域。科技公司、媒體和電信企業(yè)90%的高管表示，物聯網是他們業(yè)務戰(zhàn)略的核心。［ii］

Ray Upton說：“物聯網應用推廣的一個主要瓶頸是集成度不高，而無晶體無線技術可為物聯網應用帶來巨大的優(yōu)勢?！?/p>

TI新推出的搭載 BAW技術的最新款SimpleLink?多重標準MCU可集成到低功率無線射頻設備中，例如低功耗無晶體藍牙和Zigbee?技術，從而減少由外部晶體引起的無線射頻故障。

消除時鐘噪音：基于TI BAW技術的網絡同步器減少數字噪聲

TI發(fā)布的另一款產品是基于BAW技術的網絡同步器，與石英晶體一同使用，可減少數字噪聲或抖動。這些噪聲和抖動通常來自數據中心核心網絡中有線或無線硬件基礎設施的通信子系統(tǒng)的輸入信號。消除噪音將為5G網絡等電信系統(tǒng)帶來諸多優(yōu)勢。

TI副總裁兼高速數據與時鐘事業(yè)部總經理Kim Wong表示：“未來通信基礎設施的時鐘要求，會遠遠超出當前石英晶體諧振器的設備性能。通過將TI BAW諧振器直接集成到時鐘設備中，我們可以實現超低抖動性能和彈性，滿足在通信轉型的過程中對數據管道在抗震動與抗沖擊方面日益嚴苛的要求?！?/p>

微型計時器的工作原理

TI BAW振蕩器是一種電子振蕩器電路，它利用壓電效應，通過震動的微型聲波諧振器（BAW）的機械諧振產生穩(wěn)定的電子信號。這種精確的高頻信號可為電子系統(tǒng)提供時鐘和計時參考。

基于TI BAW技術的產品可為設計工程師提供多種優(yōu)勢：

• 更小的尺寸。集成至芯片封裝中，電路設計師無需在電路板上安裝單獨的時鐘器件。
• 大多數情況下能耗更低。許多物聯網應用要求快速開啟時鐘系統(tǒng)?；赥I BAW技術的振蕩器的喚醒速度比石英晶體快100倍。
• 更小的數字噪音。TI網絡同步器芯片提供的抖動性能優(yōu)于目前市場上的同類性能最佳設備。
• 更潔凈的時鐘。TI BAW諧振器提供超潔凈的計時參考，這對每秒數百Gb的高速數據傳輸十分重要。它也能集成到無線射頻（RF）芯片上，作為單芯片無線解決方案。

核心影響

隨著5G網絡和下一代通信技術的出現，從商業(yè)到醫(yī)療保健、農業(yè)和教育的眾多領域都將受其影響。

一旦在通信基礎設施到位可以支持大量數據的傳輸，企業(yè)和政府就會希望提供無線覆蓋，以便在最后一英里的點對點連接，從倉庫中相互通信的對象到通信智能手機、恒溫器、心率監(jiān)測器和許多其他設備之間。

Ray Upton說：“通過改變系統(tǒng)的設計方法，我們的TI BAW諧振器技術將為下一代的工業(yè)和通信應用的發(fā)展鋪平道路。”