當我的手指不敲擊電腦鍵盤時，人們經常發現我用手指敲擊電吉他的琴頸。盡管我心目中的所有電搖滾吉他英雄都已成年，但我仍繼續將他們的火炬帶到未來。las，有時甚至像我這樣的搖滾動物也不得不放下他的電吉他并彈奏原聲。

為什么，你可能會問？好吧，這當然不是因為我正在失去對搖滾樂的品味，取而代之的是對詹姆斯泰勒的興趣。不！這是因為彈奏原聲吉他可以讓人直接跳入音樂中。人們所要做的就是拿起它，調整它，然后演奏。沒有電纜、電線、放大器、踏板的麻煩，以及彈奏電動時的其他相關痛苦。人們可以感覺到儀器在您的手中和身體上移動和呼吸。

計時

今天，時鐘通常是通過外部石英 (SiO 2 ) 晶體實現的。使用晶體的難題之一是它們在所使用的半導體之外。對于許多應用，片上系統 (SoC) 微控制器 (MCU) 所需的唯一外部部件是晶體和一些旁路電容器。晶體是較大的器件，因此它決定了 PCB 尺寸和布局。它們一起就像電吉他。它不是一個集成的、隨時可用的單元。

在這里，我們將討論體聲波 (BAW) 技術如何通過消除外部晶體來設置 MCU 或其他電路的時鐘速度來減輕設計工程師遇到的一些痛苦。此外，我們將探討使用具有集成 BAW 頻率確定組件的設備的好處。

走向聲學：濾波器和時鐘

彈奏我的原聲吉他讓我想起聲學技術如何為更多的人服務，而不僅僅是音樂家。體聲波 (BAW) 濾波器在高頻 LTE 和 5G 蜂窩頻段以及 Wi-Fi 應用中非常有用。BAW 通過充當合適的高頻射頻 (RF) 濾波設備來實現這一點。它們的物理結構由放置在兩個薄金屬板或薄膜之間的壓電薄膜諧振器組成。當被電壓激發時，該機制會像晶體一樣以特定頻率振蕩。該速率取決于壓電薄膜的厚度。這些濾波器可用于智能手機等日常射頻設備。

現在，BAW 技術正在轉型，為 MCU 和相關半導體提供集成時鐘功能。這種微小的技術將對 MCU 和包含它們的設備以及任何需要時鐘發生器的電路產生全球影響。BAW振蕩器是一種電子振蕩器電路，它利用振動的微聲諧振器（BAW）的機械諧振，通過壓電效應產生穩定的電信號。這種頻率非常高的精確信號為電子系統提供時鐘和定時參考。

體聲波 (BAW)

BAW 是一種微諧振器技術，可以將高精度和超低抖動時鐘直接集成到包含其他電路的封裝中。以前需要晶體的新產品可以替換為具有集成 BAW 頻率確定組件的類似設備。BAW 技術比外部石英晶體體積更小——可通過網絡提供更清晰的有線和無線信號。它為從無線消費電子產品到高端工業系統的一系列領域提供了更高質量的通信和更高的效率。

處于這一創新前沿的正是德州儀器 (TI)，該公司是模擬和數字嵌入式及應用處理半導體解決方案的領導者。TI 現在正在 SimpleLink ? MCU 中使用 BAW。

SimpleLink ?無線 MCU

TI 首批采用 BAW 頻率源的產品之一是其廣受歡迎的SimpleLink無線電收發器芯片，其目標是針對Bluetooth?、Zigbee? 、 Wi- Fi?和其他標準的物聯網和其他短程無線解決方案。Texas Instruments SimpleLink? MCU通過單一開發環境提供最廣泛的差異化有線和無線 Arm? MCU 產品組合（圖 2). 該環境為開發物聯網 (IoT) 應用程序的設計人員提供了靈活的硬件、軟件和工具選項。憑借單一軟件架構、模塊化開發套件和免費軟件工具，SimpleLink MCU 平臺可在整個產品組合中實現 100% 的代碼重用。SimpleLink 微控制器可幫助制造商快速開發和無縫重用資源，以擴展其互聯產品組合。

圖 2：Texas Instruments SimpleLink ? MCU 平臺支持 Wi-Fi、Zigbee、藍牙、Thread、低于 1GHZ 以及物聯網和短距離有線應用的有線標準。（來源：德州儀器）

無石英：SimpleLink ?無線 MCU內部

Texas Instruments CC2652RB（圖 3）支持 Thread、 Zigbee? 、Bluetooth? 5.1 Low Energy、IEEE 802.15.4、支持 IPv6 的智能對象 (6LoWPAN) 和專有系統。這款新產品是業界首款無晶體無線 MCU，在封裝內集成了 TI BAW 諧振器。

圖 3：Texas Instruments CC2652RB SimpleLink? 無線 MCU 是一款多協議 2.4GHz 無線無晶體 MCU，集成了 TI BAW 諧振器技術。（來源：德州儀器）

集成的 BAW 諧振器技術消除了對外部晶體的需求，而不會影響延遲或頻率穩定性（圖 4）。該 MCU 允許設計工程師創建更簡單、更小的設計，同時提高性能并降低成本。它還將加快上市時間，因為設計人員將能夠消除選擇、校準和安裝外部石英晶體的過程。

圖 4：在硅芯片上制造的 BAW 技術。（來源：德州儀器）

該器件針對樓宇安全系統、HVAC、醫療、電動工具和有線網絡中的低功耗無線通信和高級傳感進行了優化。它還針對便攜式電子產品、家庭影院和娛樂以及互聯外圍設備市場進行了優化。

采用 BAW 技術的 MCU 的優勢

采用 BAW 技術的 MCU 的優勢包括：

封裝尺寸小

簡化開發

堅固耐用的設計

人身安全

讓我們更詳細地了解這些好處。

小包裝

在可穿戴醫療設備等應用中，節省空間至關重要。由于它們被集成到芯片封裝中，電路設計人員將不再需要使用安裝在電路板上的獨立時鐘設備。CC2652RB專為空間受限的無線應用而設計。移除外部 48MHz 晶體可將傳統 7mm x 7mm QFN 無線 MCU 的占位面積減少 12%。這也為您提供了更大的靈活性，可以將您的傳感器和外圍設備路由到 GPIO 引腳。

簡化開發

石英晶體是無線電射頻布局中最常見的痛點之一。它們通常是問題的根源，例如噪聲、串擾或晶體頻率調諧。這些問題通常需要在開發過程中重新設計 PCB 才能解決，從而增加您的開發成本。使用CC2652RB可以避免所有這些風險。

堅固耐用

當今的許多創新產品都存在于惡劣的環境中。從工業機器人的持續振動到跌落設備的機械沖擊，無線設備需要在許多情況下可靠地運行。BAW 諧振器技術是適用于惡劣環境的可行的長期設計選擇。它對機械沖擊和振動環境更具彈性，在根據行業標準 MIL-SD-883H 進行測試時，ppm 變化比外部石英晶體低三倍。該設備的額定使用壽命長達 10 年，而石英晶體的使用壽命通常為 5 至 6 年。這意味著更準確的無線電，以及更少的定時和傳輸錯誤，壽命幾乎翻了一番。石英晶體也更容易在機械沖擊下破裂，從而終止設備的無線功能。如果外部晶體破碎，則需要完全更換才能恢復無線功能?？梢允褂?BAW 諧振器從應用中移除這個易碎部件。

物理安全

使用 BAW 諧振器技術可以減少 MCU 安全性中的潛在弱點。移除外部晶體可以減少對系統進行與時序相關的邊信道攻擊的機會。

結論

好吧，當我結束計算機上的擊鍵時，我可以將注意力轉移到回家彈吉他上。我希望您已經了解如何使用聲學效果只會幫助您在新設計中搖擺不定。現在，讓我在趕上高峰時間時打開 AC/DC。

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