典型的移动设备取决于应用处理器的选择，分区和它支持的其他功能，可以包含多个定时设备，包括一个或多个32 kHz时钟。32kHz振荡器消耗的功率通常为2从3V DC稳压电源汲取的典型电流消耗为1至2 uA，最高可达3微瓦。无论是PMIC晶体振荡器的一部分还是PMIC的XIN引脚供电的外部振荡器，32 kHz振荡器电路所消耗的功率在电池处于休眠/休眠状态时的使用寿命至关重要。 SiT15xx系列是SiTime的新一代硅MEMS 32 kHz振荡器，可提供传统片上振荡器，外部石英振荡器或石英晶体（XTAL）的节能替代方案。

在移动设备中，可以用SiT15xx振荡器代替32.768 kHz XTAL，以进一步降低功耗。这些MEMS振荡器具有低功耗输出和750nA内核电源电流（典型值）.SiT15xx具有额外的节能特性，例如低至1.2V的工作电压，低至1 Hz的可编程频率以及可编程的输出摆幅。

可编程频率

基于MEMS的振荡器基于可编程架构，该架构允许定制包括频率和电源电压在内的功能。这些可编程功能可用于优化系统设计，包括降低功耗。例如，SiT15xx MEMS振荡器的频率可编程为2的幂，从1 Hz到32.768 kHz。降低频率会显着降低输出负载电流（C * V * F）。例如，将频率从32.768 kHz降低到10 kHz可将负载电流提高70％。同样，将输出频率从32.768 kHz降低到1Hz可使负载电流降低99％以上。 （请参见下面的示例。）由于谐振器在低频下的物理尺寸限制，Quartz XTAL无法提供低于32.768 kHz的频率。

可编程输出

最新一代基于MEMS的振荡器具有的另一个新的省电功能是可编程的输出摆幅NanoDrive™。此功能允许将输出摆幅编程为较低的电压摆幅，并与PMIC /芯片组匹配，如图3所示。该可编程输出级最大程度地降低了功耗，并保持与下游振荡器输入的兼容性。输出摆幅可在全幅下降至200 mV范围内进行编程，比全幅消耗功耗低40％LVCMOS。

降低频率和输出摆幅以减少电流消耗

以下示例说明了如何减小输出摆幅和频率对电流消耗的影响。空载电源电流–计算SiT15xx器件的空载功率时，需要添加内核和输出驱动器组件。 由于可以对输出电压摆幅进行编程以减小200 mV至800 mV之间的摆幅，因此输出驱动器电流是可变的。 因此，空载工作电源电流分为两部分，内核和输出驱动器。 以下示例说明了降低摆幅输出的低功耗优势。 例如，与LVCMOS（2.1V）摆幅相比，没有负载电流提高了20％以上。

公式如下：

总电源电流（无负载）= Idd内核+ Idd输出级

其中

•Idd核心= 750nA

•Idd输出级=（165nA / V）（Voutpp）

•对于NanoDrive减小的摆幅，选择输出电压摆幅或VOH / VOL

示例1：全摆幅LVCMOS

•Vdd = 3.3V（Avg）

•Voutpp = 2.1V（设备的最大输出）

•Idd核心= 750nA

•Idd输出级=（165nA / V）（2.1V）= 347nA

空载电源电流= 750nA + 397nA = 1097nA

示例2：NanoDrive™减少摆动

•Vdd = 3.3V（Avg）

•NanoDrive输出选择：

•Voutpp = VOH – VOL = 0.6V

•其中，VOH = 1.1V，VOL = 0.5V

•Idd核心= 750nA

•Idd输出级=（165nA / V）（0.6V）= 100nA

NanoDrive的空载电源电流= 750nA + 100nA = 850nA

带负载的总电源电流–要计算包括负载的总电源电流，请遵循以下公式。 额外的负载电流来自负载电容，输出电压和频率（C * V * F）的组合。 由于SiT15xx包括NanoDrive降低的摆幅输出和低至1 Hz的可选输出频率，因此这两个变量将显着改善负载电流。

考虑负载电流时，NanoDrive的优势确实变得十分重要。 如示例4所示，使用NanoDrive可以将功率降低40％以上。降低输出时钟频率可以显着降低负载电流，如示例5所示。

总电流= Idd内核+ Idd输出驱动器+负载电流

dd核心= 750nA

Idd输出级=（165nA / V）（Voutpp）

Idd负载= CLoad * Vout *频率

假设负载电容为10p

例3：全摆幅LVCMOS

•Vdd = 3.0V（Avg）

•Voutpp = 2.1V（此设备的最大输出摆幅）

•Idd核心= 750nA

•Idd输出驱动器：（165nA / V）（2.1V）= 347nA

•负载电流：（10pF）（2.1V）（32.768kHz）= 688nA

负载总电流= 750nA + 347nA + 688nA = 1785nA

示例4：NanoDrive™减少摆动

•Vdd = 3.0V（Avg）

•NanoDrive输出选择：

•Voutpp = VOH – VOL = 0.5V

•其中，VOH = 1.1V，VOL = 0.6V

•Idd核心= 750nA

•Idd输出级=（165nA / V）（0.5V）= 83nA

•负载电流：（10pF）（0.5V）（32.768kHz）= 164nA

负载总电流= 750nA + 83nA + 164nA = 997nA

示例5：NanoDrive™降低的摆幅和1Hz输出频率

•与上述示例2相同的条件，但输出频率= 1Hz。这将大大减少输出级和负载的电流消耗。

•Idd核心= 750nA

•Idd输出级=（5.04pA / V）（0.5V）（1Hz）= 2.52pA

•1Hz输出频率会影响负载电流，如下所示：

负载电流= CVF =（10pF）（0.5V）（1Hz）= 5pA

负载下的总电源电流=核心电流+输出级电流+负载电流= 750nA +0.00252nA + 0.005nA = 750nA

总结

与长时间处于活动状态相比，长时间处于挂起/睡眠状态时，移动设备中的电池会释放更多的电量。 低功耗状态下电池消耗的主要原因是由32 kHz计时振荡器提供时钟的电源和电池管理电路。 在挂起/休眠状态下节省电池容量的最佳解决方案是利用新的微功耗，可编程的1 Hz至32 kHz硅MEMS振荡器提供的节能方案。 通过对该新型振荡器的频率和输出电压进行编程，可以根据移动设备中的特定电源管理实现降低电流消耗。