深入解析AMPM系列功率优化MEMS振荡器

在电子设备不断向小型化、低功耗、高性能发展的今天，振荡器作为关键的时钟源，其性能和特性对于整个系统的稳定运行至关重要。ABRACON的AMPM系列功率优化MEMS振荡器凭借其出色的性能和丰富的特性，成为众多应用领域的理想选择。本文将对AMPM系列振荡器进行详细解析，帮助电子工程师更好地了解和应用该产品。

文件下载：AMPMAGA-27.0000.pdf

一、产品概述

AMPM系列振荡器具有多种封装尺寸，包括1.6 x 1.2 x 0.84 mm、2.0 x 1.6 x 0.84 mm、2.5 x 2.0 x 0.84 mm和3.2 x 2.5 x 0.85 mm，满足不同应用场景对空间的要求。同时，该系列产品符合RoHS/RoHS II标准，MSL等级为MSL 1，具有良好的环境适应性和可靠性。

二、产品特性

2.1 尺寸与外形

• 紧凑设计：最小封装尺寸可达1.6x1.2mm，低至0.84mm的超薄外形，非常适合对空间要求苛刻的应用，如可穿戴设备等。

  2.2 功耗表现

• 低功耗：正常工作电流低至1.3mA（典型值），待机电流仅12µA（典型值），有效降低了系统的功耗，延长了电池续航时间。

  2.3 频率范围

• 宽频率覆盖：输出频率范围为1MHz至80MHz，能够满足多种不同频率需求的应用。

  2.4 温度范围

• 宽温度适应性：工作温度范围为 -40°C至 +85°C，可在较为恶劣的环境条件下稳定工作。

三、应用领域

AMPM系列振荡器适用于多个领域，包括但不限于：

• 可穿戴设备：如智能手表、手环等，其低功耗和小尺寸特性能够满足可穿戴设备对电池续航和空间的严格要求。
• 物联网（IoT）：在各种物联网设备中提供稳定的时钟信号，确保设备之间的通信和数据传输的准确性。
• 工业物联网：适应工业环境的宽温度范围和高可靠性要求，为工业自动化和监控系统提供可靠的时钟支持。
• 音频和视频设备：保证音频和视频信号的同步和稳定，提供高质量的视听体验。
• 无人机和机器人：为无人机和机器人的控制系统提供精确的时钟信号，确保其飞行和运动的稳定性。

四、电气规格

4.1 基本参数

参数	最小值	典型值	最大值	单位	备注
频率范围	1.0000	-	80.0000	MHz	-
电源电压（$V_{DD}$）	1.71	-	3.63	V	-
电流消耗（$I_{DD}$）	-	1.3	-	mA	$f{out}$ = 24MHz，$V{DD}$ =1.8V，无负载
待机电流消耗（$I_{STBY}$）	-	12	30	µA	$V_{DD}$ = 1.8/2.5V
-	-	80	160	µA	$V_{DD}$ =3.3V
工作温度范围	-40	-	+85	°C	见选项
存储温度	-55	-	+150	°C	-
全包含频率稳定性	-25	-	+25	ppm	选项 “D” 或 “F”
-50	-	+50	ppm	选项 “E” 或 “G”
老化	-5	-	+5	ppm	第1年 @25ºC
-1	-	+1	ppm	-
占空比	45	-	55	%	1 MHz至39 MHz，61 MHz至80 MHz
40	-	60	%	40 MHz至60 MHz
输出逻辑电平（$V_{OH}$）	0.8*$V_{DD}$	-	-	V	逻辑高，$I$ = 1 mA
输出逻辑电平（$V_{OL}$）	-	-	0.2*$V_{DD}$	V	逻辑低，$I$ = -1 mA
输入逻辑电平（$V_{IH}$）	0.7*$V_{DD}$	-	-	V	逻辑高
输入逻辑电平（$V_{IL}$）	-	-	0.3*$V_{DD}$	V	逻辑低
使能上拉电阻	-	-	300	kΩ	-
电源斜坡时间（$t_{PU}$）	0.1	-	100	ms	达到目标$V_{DD}$的90%所需时间
启动时间（$t_{SU}$）	-	-	1.5	ms	从90%$V_{DD}$到有效时钟输出，@ 25ºC

4.2 其他参数

参数	最小值	典型值	最大值	单位	备注
输出使能时间（$t_{EN}$）	-	-	1	-	-
输出禁用时间（$t_{DA}$）	-	-	200 + 2周期	ns	-
上升/下降时间（低驱动）	-	2.5	3.5	ns	$C{L}$ = 5 pF，$V{DD}$ =1.8V
-	1.5	2.2	ns	$C{L}$ = 5 pF，$V{DD}$ =2.5V/3.3V
上升/下降时间（标准驱动）	-	1.2	2.0	ns	$C{L}$ = 10 pF，$V{DD}$ =1.8V
-	0.6	1.2	ns	$C{L}$ = 10 pF，$V{DD}$ =2.5V/3.3V
RMS周期抖动（低驱动，$f_{out}$ = 27 MHz）	-	32	40	ps	$V_{DD}$ = 1.8V
-	25	32	ps	$V_{DD}$ = 2.5/3.3V
RMS周期抖动（标准驱动，$f_{out}$ = 27 MHz）	-	23	30	ps	$V_{DD}$ = 1.8V
-	20	28	ps	$V_{DD}$ = 2.5/3.3V
周期到周期抖动（峰值，低驱动，$f_{out}$ = 27 MHz）	-	180	240	ps	$V_{DD}$ = 1.8V
-	120	170	ps	$V_{DD}$ = 2.5/3.3V
周期到周期抖动（峰值，标准驱动，$f_{out}$ = 27 MHz）	-	115	190	ps	$V_{DD}$ = 1.8V
-	90	150	ps	$V_{DD}$ = 2.5/3.3V

五、绝对最大额定值

参数	最小值	典型值	最大值	单位	备注
电源电压	-0.3	-	+4.0	V	-
输入电压	-0.3	-	$V_{DD}$ + 0.3	V	-
最大结温	-	-	+150	ºC	-
环境工作温度（工业）	-40	-	+85	ºC	-
环境工作温度（扩展商业）	-20	-	+70	ºC	-
存储环境温度范围	-55	-	+150	ºC	-
焊接温度	-	+260	-	ºC	-
ESD保护	4 kV HBM，400V MM，2 kV CDM	-	-	-	-

六、选项与部件标识

AMPM系列振荡器的部件编号由多个部分组成，每个部分代表不同的参数：

• 封装尺寸：如G表示1.6 x 1.2 mm，A表示2.0 x 1.6 mm等。
• 温度稳定性：D表示 ±25ppm（-20°C至 +70°C），E表示 ±50ppm（-20°C至 +70°C），F表示 ±25ppm（-40°C至 +85°C），G表示 ±50ppm（-40°C至 +85°C）。
• 输出驱动/引脚1功能：有A（标准输出使能）、B（标准待机）、C（低输出使能）、D（低待机）等选项。
• 输出频率：精确到小数点后4位，如80.0000 MHz。
• 包装形式：空白表示散装，T表示1000pcs/卷，T3表示3000pcs/卷。

例如，部件编号AMPMGGD - 16.0000T表示1.6 x 1.2 mm封装，±25ppm（-40°C至 +85°C）温度稳定性，标准输出使能，输出频率为16.0000 MHz，采用1000pcs/卷的包装形式。

七、引脚功能

引脚编号	引脚名称	描述
1	OE/STBY	输出使能/待机。低电平：输出高阻态；低电平（STBY）：设备进入低功耗模式，电源电流为$I_{STBY}$。若引脚1为高电平或浮空，有频率输出；若为低电平，输出断开。内部有300 KΩ上拉电阻。
2	GND	电源地
3	Output	振荡器时钟输出
4	$V_{DD}$	电源，需用0.1 uF电容尽可能靠近$V_{DD}$引脚旁路

八、输出缓冲选项

AMPM系列提供多种输出驱动配置：

• 低功率驱动：最小化电流消耗和EMI，在电源电压的20%至80%范围内提供大于1 mA的输出电流。
• 标准驱动：在电源电压的20%至80%范围内提供大于3 mA的输出电流。

九、机械尺寸

不同封装尺寸的AMPM系列振荡器具有详细的机械尺寸规格，包括引脚间距、整体高度、长度、宽度等，同时还提供了推荐的焊盘布局。工程师在进行PCB设计时，应严格按照这些尺寸要求进行布局，以确保振荡器的正常安装和使用。

十、回流焊曲线

根据不同的封装厚度和体积，AMPM系列振荡器给出了SnPb共晶工艺和无铅工艺的回流焊温度要求，具体如下：

10.1 SnPb共晶工艺

封装厚度	体积$mm^3$ < 350	体积$mm^3$ > 350
<2.5 mm	235 °C	220 °C
>2.5 mm	220 °C	220 °C

10.2 无铅工艺

封装厚度	体积$mm^3$ < 350	体积$mm^3$ 350 - 2000	体积$mm^3$ > 2000
<1.6 mm	260 °C	260 °C	260 °C
1.6 mm - 2.5 mm	260 °C	250 °C	245 °C
>2.5 mm	250 °C	245 °C	245 °C

十一、包装信息

不同封装尺寸的AMPM系列振荡器有不同的包装方式和最小起订量（MOQ）：

• 1.6 x 1.2 mm VFLGA：散装MOQ为100 pcs/袋，T为1000 pcs/卷（D = 180 mm），T3为3000 pcs/卷（D = 180 mm）。
• 2.0 x 1.6 mm VFLGA：散装MOQ为100 pcs/袋，T为1000 pcs/卷（D = 180 mm），T3为3000 pcs/卷（D = 180 mm）。
• 2.5 x 2.0 mm VLGA：散装MOQ为140 pcs/管，T为1000 pcs/卷（D = 180 mm），T3为3000 pcs/卷（D = 180 mm）。
• 3.2 x 2.5 mm DFN：散装MOQ为110 pcs/管，T为1000 pcs/卷（D = 180 mm），T3为3000 pcs/卷（D = 180 mm）。

对于快速周转的可编程样品订单（小于上述MOQ），可能以切带、防静电袋散装或管装形式交付。对于大于等于MOQ且小于1000pcs的订单，必须是对应封装尺寸MOQ的倍数。对于大于等于1000pcs的订单，不提供散装选项，需采用卷带包装。

综上所述，ABRACON的AMPM系列功率优化MEMS振荡器以其丰富的特性、广泛的应用领域和详细的规格参数，为电子工程师在设计各类电子设备时提供了可靠的时钟解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计需求，合理选择振荡器的封装尺寸、频率、温度稳定性等参数，并严格按照推荐的焊接工艺和包装要求进行操作，以确保产品的性能和可靠性。大家在使用AMPM系列振荡器时，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。