每次發布新版本的手機時,都會想到一個共同的想法:它甚至更小?新的醫療設備、智能手表、可穿戴設備也是如此。他們真的都變小了?必須執行如此多功能的技術,幾乎每個新的更新或版本都會添加新功能,如何不斷變小?這似乎是一個矛盾:設備不應該隨著添加到它的每一個新功能而變得更大嗎?
當產品發布并受到消費者的積極歡迎時,公司通常會決定發布版本的變體。原因可能包括更高的效率、更多的功能、更高的簡單性、更低的成本、不同的應用程序用途或 SIZE。問題是,盡管尺寸較小,但新產品必須提供與以前的大型產品相同(或更多)的功能。有多種方法可以實現更小的設備:
將功能集成到所使用的芯片或部件中,以避免外部輔助組件
確定設備不需要的內容并將其丟棄,以便為其他功能騰出空間或減小一般尺寸
使用不同的制造工藝來減小特征尺寸,或開發新的創新設計方法,以不同的方式創建相同的功能器件
所有這些方法都是有效的,應用多種方法來減小大小可能是有益的。
例如,采用實時時鐘 (RTC)。這些芯片一開始就很小。它們不僅占用很少的電路板空間,而且易于焊接,并且可以長時間使用單獨的電源。MAX31341B和MAX31342是RTCS的例子,體現了一些技術如何變得越來越小。RTC 通常用作時鐘/日歷,以秒、分鐘和小時為單位提供時間,或按日、日期、月和年提供時間(以 24 小時模式運行)。這些 RTC 有兩個警報,可通過 I 訪問2C 串行接口。它們均采用外部 32.768kHz 晶體工作,負載電容為 6pF,ESR 高達 100Kohms(最小電流消耗需要)。然而,兩者之間的主要區別在于功率和大小。尺寸差異為寬度為5.31341毫米。MAX1B為5.2x0.<>mm2,而MAX31342為1x2mm2.
當然,差異不大,但多小才算小?相比之下,一粒米大約是1毫米。將已經很小的尺寸減小 1/3 是不可思議的。更小的尺寸對設計人員有利,因為使用此器件使設計人員能夠構建現在非常需要的更小、更時尚、更低功耗的應用。特定應用需要更小的 RTC:例如可穿戴設備、便攜式設備、便攜式音頻和醫療設備。這些應用要求電路板上占用空間盡可能小的部件。
在這兩個部件中的每一個中,所有重要功能都集成在芯片內部;唯一的外部部分是晶體(通過振蕩跟蹤時間)。擁有外部晶體似乎會導致電路板空間損失,但它的設計方式是為了提供晶體選擇的靈活性。無需為晶體開發外部電路,因為MAX31342具有兩個集成電容,有助于提高振蕩器的整體負載電容。這提高了精度,同時避免了不匹配的晶體容性負載。帶有集成電容器的晶體的典型布局如圖1的左下角所示,兩個具有晶體等效電路的集成電容器顯示在右側。
圖2.帶集成電容器的晶體布局(左)和兩個帶晶體等效電路的集成電容器(右)。
為了減小MAX31341B的尺寸以創建MAX31342,工程師放棄了器件不需要的東西,以便為其他功能騰出空間。他們取消了備用電池、涓流充電器和RAM,因為并非所有應用都需要這些功能,或者可以單獨購買。
MAX31342專注于純粹的基本功能也降低了功耗。RTC 可以以較小的電流 (150nA) 運行,從而最大限度地減少功率損耗。設備從電池中消耗的電量越少,電池壽命的延長就越長,從而導致電池更換頻率降低。另一方面,MAX31341B的電流為180nA。較高的電流消耗用于為其提供的附加功能供電。
如今,每個人都在努力實現小目標。通常,設計人員希望他們的設備是市場上最好、最持久且最容易使用的設備。MAX31342具有小尺寸、低電流和低功耗的特點,有助于實現這一目標。對于需要備用電池、涓流充電器、RAM和/或電源管理的應用,MAX31341B提供這些功能以及小型封裝。
審核編輯:郭婷
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