從醫療領域的血糖、血壓和血氧飽和度監控器，到樓宇自動化中使用的溫度和煙霧探測器，再到樓宇安全中使用的電子鎖，無線微控制器在監控和連接領域發揮著至關重要的作用。

無線MCU和無線網絡對于整個數據的遷移起到了至關重要嗎，通過互聯的物聯網（IoT）設備橋接最后一英里數據的能力是MCU重要組成部分。

系統設計需要石英晶體的時鐘，無線連接應用中的分立時鐘和石英晶體可能相對昂貴、耗時且開發復雜，并且在工廠自動化或汽車應用中經常容易受到環境壓力的影響。

一種稱為體聲波（BAW）的新技術正在使MCU時鐘開發變得簡單，也使更小的MCU設計成為可能，同時又提高了整體性能并降低了成本。

如圖1所示（下圖），BAW由夾在兩個電極之間的壓電材料組成，該壓電材料將電能轉換為機械聲能，反之亦然。壓電材料的機械共振為系統生成時鐘。

圖1：BAW壓電材料。

德州儀器（TI）的SimpleLink CC2652RB MCU在無線MCU封裝中集成了BAW技術，從而消除了對外部晶振的需求，外部石英晶體的設計成本高，體積大且耗時。無石英解決方案所節省的空間對于許多新興應用（例如醫療物聯網設備）至關重要。

與外部晶振MCU解決方案相比，SimpleLink C2652RB還顯示出對各種加速力和機械沖擊的抵抗能力。

BAW技術如何抵抗機械沖擊和振動

測量振動和沖擊的兩個重要參數是應用于物聯網連接設備的加速度和振動頻率。您會在任何地方找到振動源：行駛中的車輛；設備中的冷卻風扇；甚至手持無線設備。時鐘解決方案必須提供穩定的時鐘，并具有強大的抵抗加速力，振動和沖擊的能力，這一點很重要，因為這可以確保在過程和溫度變化的整個產品生命周期中保持穩定性。

振動和機械沖擊會通過引起噪聲和頻率漂移來影響諧振器，從而隨著時間的推移降低系統性能。在參考振蕩器中，振動和沖擊是引起相位噪聲和抖動，頻率偏移和尖峰甚至諧振器及其封裝物理損壞的常見原因。通常，外部干擾會通過封裝耦合到微諧振器，并降低整體時鐘性能。

對于任何無線設備而言，最關鍵的性能指標之一是保持發送器和接收器之間的鏈接并防止數據丟失。BAW技術可為在惡劣環境下運行的IoT產品提供顯著的性能優勢。由于BAW技術可確保穩定的數據傳輸，因此通過有線和無線信號進行的數據同步更加精確，并使連續傳輸成為可能，這意味著可以快速，無縫地處理數據以最大化效率。

以高行業標準評估BAW技術

TI已根據相關的軍事標準對CC2652RB進行了全面測試，因為許多MCU在容易受到沖擊和振動的環境中運行，例如工廠和汽車。軍用標準MIL-STD-883H中有專門測試石英晶振的評估。該標準為了測量半導體器件突然遭受外力后是否穩定，加速度峰值為1500 g。這種沖擊可能會干擾運行特性或造成類似于過度振動導致的損壞，尤其是在沖擊脈沖重復的情況下。

圖2顯示了MIL-STD-883H的機械沖擊測試設置，而圖3顯示了CC2652RB與外部晶體解決方案相比的頻率變化。您可以看到最大頻率偏差約為2 ppm，而外部晶振在2.44 GHz時約為7 ppm。

圖2：機械沖擊測試設置和測試設置框圖。

圖3：比較由BAW和晶體器件上的機械沖擊引起的最大頻率偏差（2.44 GHz）（百萬分之一）。

結論

BAW技術通過減少某些關鍵設備（例如醫療領域中的設備）所需的空間量，并支持更大的沖擊力，從而代表了IoT發展的一個方向。相信BAW技術將成為跨眾多領域物聯網的催化劑之一。