用体声波谐振器制作音乐

当我的手指不敲击电脑键盘时，人们经常发现我用手指敲击电吉他的琴颈。尽管我心目中的所有电摇滚吉他英雄都已成年，但我仍继续将他们的火炬带到未来。las，有时甚至像我这样的摇滚动物也不得不放下他的电吉他并弹奏原声。

为什么，你可能会问？好吧，这当然不是因为我正在失去对摇滚乐的品味，取而代之的是对詹姆斯泰勒的兴趣。不！这是因为弹奏原声吉他可以让人直接跳入音乐中。人们所要做的就是拿起它，调整它，然后演奏。没有电缆、电线、放大器、踏板的麻烦，以及弹奏电动时的其他相关痛苦。人们可以感觉到仪器在您的手中和身体上移动和呼吸。

计时

今天，时钟通常是通过外部石英 (SiO 2 ) 晶体实现的。使用晶体的难题之一是它们在所使用的半导体之外。对于许多应用，片上系统 (SoC) 微控制器 (MCU) 所需的唯一外部部件是晶体和一些旁路电容器。晶体是较大的器件，因此它决定了 PCB 尺寸和布局。它们一起就像电吉他。它不是一个集成的、随时可用的单元。

在这里，我们将讨论体声波 (BAW) 技术如何通过消除外部晶体来设置 MCU 或其他电路的时钟速度来减轻设计工程师遇到的一些痛苦。此外，我们将探讨使用具有集成 BAW 频率确定组件的设备的好处。

走向声学：滤波器和时钟

弹奏我的原声吉他让我想起声学技术如何为更多的人服务，而不仅仅是音乐家。体声波 (BAW) 滤波器在高频 LTE 和 5G 蜂窝频段以及 Wi-Fi 应用中非常有用。BAW 通过充当合适的高频射频 (RF) 滤波设备来实现这一点。它们的物理结构由放置在两个薄金属板或薄膜之间的压电薄膜谐振器组成。当被电压激发时，该机制会像晶体一样以特定频率振荡。该速率取决于压电薄膜的厚度。这些滤波器可用于智能手机等日常射频设备。

现在，BAW 技术正在转型，为 MCU 和相关半导体提供集成时钟功能。这种微小的技术将对 MCU 和包含它们的设备以及任何需要时钟发生器的电路产生全球影响。BAW振荡器是一种电子振荡器电路，它利用振动的微声谐振器（BAW）的机械谐振，通过压电效应产生稳定的电信号。这种频率非常高的精确信号为电子系统提供时钟和定时参考。

体声波 (BAW)

BAW 是一种微谐振器技术，可以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。以前需要晶体的新产品可以替换为具有集成 BAW 频率确定组件的类似设备。BAW 技术比外部石英晶体体积更小——可通过网络提供更清晰的有线和无线信号。它为从无线消费电子产品到高端工业系统的一系列领域提供了更高质量的通信和更高的效率。

处于这一创新前沿的正是德州仪器 (TI)，该公司是模拟和数字嵌入式及应用处理半导体解决方案的领导者。TI 现在正在 SimpleLink ™ MCU 中使用 BAW。

SimpleLink ™无线 MCU

TI 首批采用 BAW 频率源的产品之一是其广受欢迎的SimpleLink无线电收发器芯片，其目标是针对Bluetooth®、Zigbee® 、 Wi- Fi®和其他标准的物联网和其他短程无线解决方案。Texas Instruments SimpleLink™ MCU通过单一开发环境提供最广泛的差异化有线和无线 Arm® MCU 产品组合（图 2). 该环境为开发物联网 (IoT) 应用程序的设计人员提供了灵活的硬件、软件和工具选项。凭借单一软件架构、模块化开发套件和免费软件工具，SimpleLink MCU 平台可在整个产品组合中实现 100% 的代码重用。SimpleLink 微控制器可帮助制造商快速开发和无缝重用资源，以扩展其互联产品组合。

图 2：Texas Instruments SimpleLink ™ MCU 平台支持 Wi-Fi、Zigbee、蓝牙、Thread、低于 1GHZ 以及物联网和短距离有线应用的有线标准。（来源：德州仪器）

无石英：SimpleLink ™无线 MCU内部

Texas Instruments CC2652RB（图 3）支持 Thread、 Zigbee® 、Bluetooth® 5.1 Low Energy、IEEE 802.15.4、支持 IPv6 的智能对象 (6LoWPAN) 和专有系统。这款新产品是业界首款无晶体无线 MCU，在封装内集成了 TI BAW 谐振器。

图 3：Texas Instruments CC2652RB SimpleLink™ 无线 MCU 是一款多协议 2.4GHz 无线无晶体 MCU，集成了 TI BAW 谐振器技术。（来源：德州仪器）

集成的 BAW 谐振器技术消除了对外部晶体的需求，而不会影响延迟或频率稳定性（图 4）。该 MCU 允许设计工程师创建更简单、更小的设计，同时提高性能并降低成本。它还将加快上市时间，因为设计人员将能够消除选择、校准和安装外部石英晶体的过程。

图 4：在硅芯片上制造的 BAW 技术。（来源：德州仪器）

该器件针对楼宇安全系统、HVAC、医疗、电动工具和有线网络中的低功耗无线通信和高级传感进行了优化。它还针对便携式电子产品、家庭影院和娱乐以及互联外围设备市场进行了优化。

采用 BAW 技术的 MCU 的优势

采用 BAW 技术的 MCU 的优势包括：

封装尺寸小

简化开发

坚固耐用的设计

人身安全

让我们更详细地了解这些好处。

小包装

在可穿戴医疗设备等应用中，节省空间至关重要。由于它们被集成到芯片封装中，电路设计人员将不再需要使用安装在电路板上的独立时钟设备。CC2652RB专为空间受限的无线应用而设计。移除外部 48MHz 晶体可将传统 7mm x 7mm QFN 无线 MCU 的占位面积减少 12%。这也为您提供了更大的灵活性，可以将您的传感器和外围设备路由到 GPIO 引脚。

简化开发

石英晶体是无线电射频布局中最常见的痛点之一。它们通常是问题的根源，例如噪声、串扰或晶体频率调谐。这些问题通常需要在开发过程中重新设计 PCB 才能解决，从而增加您的开发成本。使用CC2652RB可以避免所有这些风险。

坚固耐用

当今的许多创新产品都存在于恶劣的环境中。从工业机器人的持续振动到跌落设备的机械冲击，无线设备需要在许多情况下可靠地运行。BAW 谐振器技术是适用于恶劣环境的可行的长期设计选择。它对机械冲击和振动环境更具弹性，在根据行业标准 MIL-SD-883H 进行测试时，ppm 变化比外部石英晶体低三倍。该设备的额定使用寿命长达 10 年，而石英晶体的使用寿命通常为 5 至 6 年。这意味着更准确的无线电，以及更少的定时和传输错误，寿命几乎翻了一番。石英晶体也更容易在机械冲击下破裂，从而终止设备的无线功能。如果外部晶体破碎，则需要完全更换才能恢复无线功能。可以使用 BAW 谐振器从应用中移除这个易碎部件。

物理安全

使用 BAW 谐振器技术可以减少 MCU 安全性中的潜在弱点。移除外部晶体可以减少对系统进行与时序相关的边信道攻击的机会。

结论

好吧，当我结束计算机上的击键时，我可以将注意力转移到回家弹吉他上。我希望您已经了解如何使用声学效果只会帮助您在新设计中摇摆不定。现在，让我在赶上高峰时间时打开 AC/DC。

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