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  • 适用于电机驱动器的 BAW 振荡器解决方案

    • ZHCACZ2A August   2023  – December 2024 LMK6C , LMK6D , LMK6H , LMK6P

       

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Application Brief

适用于电机驱动器的 BAW 振荡器解决方案

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BAW 谐振器技术

BAW 是一种微谐振器技术,能够将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。在 LMK6C 和 CDC6C LVCMOS 振荡器中,BAW 集成了一个并置的精密温度传感器、一个超低抖动、低功耗输出分频器以及一个由多个低噪声 LDO 组成的小型电源复位时钟管理系统。

图 1 展示了 BAW 谐振器技术的结构。该结构包括一层夹在金属膜和其他层之间的压电式薄膜,用于限制机械能。BAW 利用这种压电式传导技术产生振动。

LMK6C LMK6D LMK6H LMK6P 体声波 (BAW) 谐振器的基本结构图 1 体声波 (BAW) 谐振器的基本结构

电机驱动系统中的 BAW 振荡器

电机驱动系统广泛用于各类工业和制造应用。这些系统需要精确控制位置、扭矩和速度,以便实现稳健可靠的性能。交流逆变器和变频驱动器、单轴和多轴伺服驱动器以及步进驱动器等许多应用都依靠 EtherCAT® 将数据传输到主机处理器,因此需要可靠的时钟架构来实现最佳性能。图 2 展示了标准 EtherCAT 应用的通用时钟架构。

LMK6C LMK6D LMK6H LMK6P 电机驱动 EtherCAT 应用中使用的 BAW 振荡器的典型方框图图 2 电机驱动 EtherCAT 应用中使用的 BAW 振荡器的典型方框图

BAW 振荡器的优势

TI 的 BAW 振荡器具有许多优势,包括:

  • BAW 振荡器采用标准 4 引脚封装尺寸,包括业界超小的 1.6mm x 1.2mm 封装。图 3 在左侧展示了 BAW 振荡器布局,并与多种封装尺寸的典型晶体布局进行了比较。晶体最多需要四个外部元件来调整谐振频率并保持主动振荡。有源振荡器(如 CDC6C 或 LMK6C)只需一个电容器即可进行电源滤波,从而简化了 BOM 并显著减少了所需的布局面积。此外,PCB 布线的寄生电容不会影响有源振荡器的频率精度,因此与晶体相比,有源振荡器距离接收器要远得多。
LMK6C LMK6D LMK6H LMK6P BAW 振荡器和晶体的 PCB 封装比较图 3 BAW 振荡器和晶体的 PCB 封装比较
  • BAW 技术对机械冲击和振动等恶劣环境条件具有很高的弹性,与基于石英的设计相比,MTBF 降低了 100 倍。如图 4 所示,BAW 振荡器的振动灵敏度仅为 1ppb/g,与基于石英的设计相比,灵敏度提高 10 倍。
LMK6C LMK6D LMK6H LMK6P BAW 振荡器振动灵敏度图 4 BAW 振荡器振动灵敏度
  • BAW 振荡器可在 -40°C 至 +105°C 的温度范围内保持 ±10ppm 的温度稳定性。
LMK6C LMK6D LMK6H LMK6P BAW 振荡器和石英的温度稳定性比较图 5 BAW 振荡器和石英的温度稳定性比较
  • LMK6C 振荡器支持 200fs 的典型 RMS 抖动,可优化以太网 PHY 的误码率 (BER) 性能。
LMK6C LMK6D LMK6H LMK6P LMK6C BAW 振荡器 25MHz 相位噪声性能图 6 LMK6C BAW 振荡器 25MHz 相位噪声性能
  • BAW 振荡器包含可提供高电源噪声抗扰度的集成式 LDO。
LMK6C LMK6D LMK6H LMK6P 具有集成式 LDO 的 LMK6C/CDC6C BAW 振荡器简化版方框图图 7 具有集成式 LDO 的 LMK6C/CDC6C BAW 振荡器简化版方框图

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