低电流消耗，延长电池寿命

低频，低功耗32 kHz计时设备广泛用于移动设备中，该设备连续打开以保持时间或控制睡眠模式。 这些低频振荡器还用于计时事件，例如电池供电设备中使用的电源管理IC（PMIC）中的监视和控制功能，或执行短系统唤醒以实现定时参考同步。

传统上，系统通过将音叉型或AT切割石英晶体连接至片上穿孔振荡器电路来生成32 kHz时钟信号。 这些石英计时振荡器始终处于打开状态，并连续消耗几微安培。 SiTime的SiT15xx 32 kHz MEMS振荡器消耗的电流不到一微安培，并且可以在1.2至3.63V的稳压或非稳压电源电压范围内运行。 图3绘制了一个SiT153x振荡器，在电源和温度范围内的功耗小于1μA。

图3：SiT153x在电源和温度上消耗的电流小于1μA

频率稳定性测试

如图4所示，与石英晶体相比，32 kHz MEMS定时装置的温度系数在整个温度范围内都非常平坦。SiT15xx振荡器经过校准（微调），以确保室温下的频率稳定性小于10 PPM，小于100 PPM在-40至+ 85°C的整个温度范围内。相比之下，石英晶体具有经典的音叉抛物线温度曲线，其转换点为25°C，如图4中的红线所示。

图5绘制了32 kHz MEMS TCXO的频率稳定性。在这些设备中，温度系数通过有源温度校正电路在整个温度范围内进行校准和校正。结果是32 kHz TCXO在整个温度范围内的频率变化小于5 ppm。这种低水平的频率变化可产生极其精确的时钟，从而可显着节省功耗。有了更高的精度，无线系统就不再依赖于网络计时更新，并且可以在睡眠模式下停留更长的时间。

图4：SiT1532 MEMS XO在25°C时的频率稳定性           图5：SiT1552 MEMS TCXO的频率稳定性比石英XTAL精度高30至40倍

微调至<10 ppm，  而石英XTAL在25°C时的温度范围为-160至-200 ppm

通过更好的频率稳定性延长电池寿命

频率稳定性，即时钟在电压和温度范围内的稳定性，可以转化为节电。许多移动设备通过在不活动时关闭具有最大电流消耗的功能块来降低功耗。但是，系统必须唤醒并定期与网络通信。更高的频率稳定性使该设备可以长时间保持在低功耗状态或睡眠状态，从而节省大量功率。

许多可穿戴设备通过诸如智能手机之类的Internet集线器设备不断收集数据，压缩数据并将其上传到云中。此上传文件会持续数毫秒的短暂突发传输，然后设备进入睡眠状态以节省电量。周期性睡眠场景是电池供电设备的典型情况，其中设备内核会关闭称为“睡眠时间”的预设时间，通常在2到10秒的范围内，并在需要在短脉冲期间传输数据时唤醒。连接事件是“ ON”时间，在此期间，设备的某些功能块会唤醒并在短时间内保持活动状态。

功耗与“开启”时间与设备在“睡眠”状态下花费的时间之比成正比。用于计时睡眠状态的32 kHz时钟的睡眠时钟精度（SCA）对电池寿命有直接影响。睡眠时钟的不准确性会导致无线电接收器（RX）提前打开并保持打开时间更长，以避免丢失主机发送的数据包。如图6所示，以PPM为单位的时钟误差会导致较早的开启时间（ΔT）。ΔT=（SCA）*（SLEEP TIME）。

图6：早期的ON时间（或窗口扩大）受时钟精度影响并导致功耗下降

下表显示，更严格的从时钟精度可减少早期的ON时间，从而降低功耗。

基于SiT1552 MEMS的TCXO在整个温度范围内的频率变化小于5 ppm，是比石英晶体更为精确的替代方案。 这种准确性减少了开启时间，并使系统保持在睡眠模式。 使用SiT1552，系统设计人员仅在需要时才可以利用压缩和短脉冲传输数据，同时将设备保持在最低功耗的睡眠状态持续较长的时间，并有可能实现两倍的电池寿命。 图7显示，与180 ppm 32 kHz石英晶体谐振器相比，使用5 ppm 32 kHz TCXO可以增加电池寿命。

图7：与石英XTAL谐振器相比，使用MEMS TCXO的电池寿命

可编程功能可延长电池寿命

SiT15xx器件中的模拟振荡器IC支持多种功能，包括低噪声维持电路，超低功耗精密PLL和超低功耗可编程输出驱动器。 具有亚赫兹分辨率的小数N分频PLL用于器件校准和从32.768 kHz到1 Hz的频率编程。 降低输出频率的能力大大降低了电流消耗。 由于谐振器在低频下的物理尺寸限制，Quartz XTAL不能提供低于32.768 kHz的频率。 通过较低的频率选项，SiT15xx系列为参考时钟始终运行的电池供电应用提供了新的架构可能性。

图6：独特的NanoDrive™输出摆幅可编程至200 mV，以最大程度地降低功耗

与标准振荡器不同，SiT15xx振荡器可以通过振荡器的高度可编程输出驱动器与片上32 kHz振荡器电路协同工作。 输出驱动器可以生成各种共模电压和摆幅，以匹配片上32 kHz振荡器电路的不同实现，如图6所示。该输出摆幅在出厂时可以设置为从全摆幅降至200 mVpp，以实现最低功耗。 降低输出频率和输出驱动器电流的能力大大降低了输出负载电流（C * V * F）。