取替 RC采用硅振蕩器定時(shí)更勝一籌

總之，由于一代又一代電子產(chǎn)品不斷提出更高的準(zhǔn)確度、功率和尺寸要求，因此 RC 電路的固有限制變得越來(lái)越明顯了。RC 電路一般不在高于 1MHz 的頻率上工作，RC 電路不準(zhǔn)確、消耗大量功率，而且可能比乍看之下更昂貴，尤其是付出大量努力以增強(qiáng)功能或提高性能時(shí)。

傳統(tǒng)上可替代定時(shí)電路的方法需要固定頻率晶體振蕩器。增強(qiáng)可編程性或異步功能需要增加電路。無(wú)論是用分立式組件還是通過(guò)設(shè)定微控制器來(lái)增強(qiáng)可編程性或異步功能，簡(jiǎn)單的定時(shí)應(yīng)用最終都變得復(fù)雜和不靈活了。就很多應(yīng)用而言，這絕對(duì)不是吸引的選擇。隨著硅振蕩器的出現(xiàn)，基于 RC 的定時(shí)器有了真正的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

硅振蕩器是徹底的固態(tài)器件，運(yùn)用通過(guò)電流控制的頻率鎖定伺服環(huán)路。該頻率控制電流可用單個(gè)電阻器設(shè)定，而且其可編程架構(gòu)也允許單穩(wěn)態(tài)工作³。用硅振蕩器作為基本的“定時(shí)引擎”取代 RC 電路后，可提供更簡(jiǎn)單、更靈活和可編程性更高的定時(shí)方法。

因?yàn)楣枵袷幤鞑灰蕾嚈C(jī)械諧振組件，而且是用標(biāo)準(zhǔn) CMOS 技術(shù)制造，所以它們具有很高的抗沖擊、抗振動(dòng)和抗磨損性。這也意味著，硅振蕩器可以集成其他功能，如頻率可編程性、多相輸出、擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制和智能啟動(dòng)電路。硅振蕩器可在 10kHz 至 170MHz 的頻率范圍內(nèi)工作，具有內(nèi)置分壓器，而且這個(gè)頻率范圍還可以擴(kuò)展到極低的頻率⁴。硅振蕩器的準(zhǔn)確度和功耗性能非常出眾。例如，凌力爾特公司的 LTC6906 在 10kHz 至 1MHz 范圍內(nèi)具有高于 99% 的準(zhǔn)確度，同時(shí)吸取不到 80uA 的電流

圖 4：硅振蕩器“引擎”

凌力爾特公司最近推出了一個(gè)基于硅振蕩器的定時(shí)器件新系列，即 TimerBloxTM 系列。這些器件含有智能電路，可提供 5 種基本定時(shí)功能：電壓控制振蕩器 (VCO)、面向長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間定時(shí)的非常低頻率時(shí)鐘、脈沖寬度調(diào)制振蕩器 (PWM)、單脈沖發(fā)生器和延遲構(gòu)件。作為一個(gè)系列，這些器件涵蓋了 29uHz (9.5 小時(shí)) 至 2MHz 的工作范圍，具有 98% 或更高的典型頻率或時(shí)間準(zhǔn)確度。每個(gè) TimerBlox 器件提供 8 種單獨(dú)的工作頻率 / 時(shí)間范圍，可用一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻分壓器進(jìn)行選擇。一旦范圍選定，那么用戶就可以用 25kΩ 至 800kΩ 的單個(gè)電阻器設(shè)定準(zhǔn)確的頻率或時(shí)間。這種架構(gòu)允許 TimerBlox 系列器件涵蓋很寬的工作范圍，同時(shí)確保電阻器尺寸對(duì)總體準(zhǔn)確度或功耗產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì) (通過(guò)設(shè)定電流產(chǎn)生的雜散電流和功耗可以忽略不計(jì))。TimerBlox 系列器件在 2.25V 至 5.5V 的電源電壓范圍內(nèi)工作，電源電流范圍為 60uA 至 250uA，而且 TimerBlox 器件提供快速、首周期準(zhǔn)確的啟動(dòng)。20mA 輸出提供和吸收能力允許直接驅(qū)動(dòng)光隔離器和變壓器，以實(shí)現(xiàn)電氣隔離。TimerBlox 系列器件采用 SOT23 和纖巧的 DFN 封裝，所有器件都可在 -40°C 至 125°C 的溫度范圍內(nèi)工作。所有這些特色都是為了確保 TimerBlox 系列器件提供最簡(jiǎn)單、靈活和可編程的定時(shí)解決方案。采用這些器件，設(shè)計(jì)師就不會(huì)面對(duì)利用 RC 電路實(shí)現(xiàn)定時(shí)器或提供時(shí)鐘時(shí)所需的無(wú)情選擇了。RC 電路的作用現(xiàn)在可以縮回到一種更適中的水平，人們不再期望用 RC 電路應(yīng)對(duì)“真正嚴(yán)重的定時(shí)問題”了。

圖 5：采用 TimerBlox 器件的典型應(yīng)用

1 如果考慮 CMOS 版本的 555 定時(shí)器僅吸取不到 100uA 的電源電流，那么 450uA 的電阻器電流就相當(dāng)大了。
2 值得一提的是，典型的 555 定時(shí)器的比較器門限誤差 > ±5%。
3 凌力爾特公司有些硅振蕩器包括內(nèi)置電流設(shè)定控制，從而無(wú)需外部設(shè)定電阻器。
4 凌力爾特公司的 LTC6991 提供非常低頻率的時(shí)鐘，能以 9.5 小時(shí)的定時(shí)間隔工作。