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Dichterischer Energieverbrauch

Posted: 10th March 2017

Die Verlustleistung eines Elektronikgeräts ist für Entwicklungsingenieure oft problematisch, besonders wenn sie sich mit batteriebetriebenem Equipment beschäftigen, bei dem der Gesamtenergieverbrauch minimiert werden muss, damit die verwendete Batterie so lange Laufzeit hat, dass diese für die beabsichtigte Anwendung praktikabel wird. Indessen ist bei Oszillatorherstellern ein verhältnismäßig junger Trend aufgekommen, der die Spezifikationen betrifft, die als "energiesparend" angepriesen werden.Dichterischer Energieverbrauch

Um niedrige Stromgrenzwerte nachzuweisen, verwenden Hersteller oft etwas, was man als "dichterische Lizenz" bezeichnen könnte: Dabei werden die Stromgrenzen unter "Nulllast"-Testbedingungen spezifiziert. Dieses offensichtliche "Low-Power-"Marketing ist irreführend, weil der Oszillator in einer "realen Welt"-Situation an einen anderen Baustein angeschlossen ist und von ihm erwartet wird, dass er diese Schaltung entsprechend ansteuert. Als solches zieht der Baustein dann zusätzlichen Strom über den angepriesenen Wert hinaus, wenn er nützliche Arbeit verrichtet, und das kann die Entwicklungsberechnungen der Batterielaufzeit beeinflussen. Diese Art von Spezifikations-Anomalie macht es außerdem schwer für die Ingenieure, einen echten Vergleich zu ziehen, wenn sie die elektrischen Spezifikationen von Bauteilen ähnlicher Hersteller gegenüberstellen. Das ist vergleichbar mit dem Vergleich des Treibstoffverbrauchs eines geparkten Autos mit einem, das mit hoher Geschwindigkeit auf der Autobahn dahinfährt. Das stationäre Fahrzeug mag vielleicht 1 l /100 km auf dem Autocomputer anzeigen, doch handelt es sich dabei um keinen realen Wert, und seine Verwendung in Werbeanzeigen wäre irreführend.

Die Oszillator-Spezifikationen von IQD sind überwiegend "mit Last" angegeben und vermitteln daher realistischere Werte für die Bestimmung, ob sie für ein Design geeignet sind. Man beachte zudem, dass die auf unseren Spezifikationen angegebenen Stromverbrauchswerte im Allgemeinen Höchstwerte sind. In der Praxis kann der Strom jedoch unter dem veröffentlichten Wert liegen, und deshalb sollten die Kunden unbedingt versuchen, Muster für technische Tests und Evaluierungen anzufordern, um die Eignung für ihre Applikation zu prüfen. Dabei ist zu beachten, dass aus unterschiedlichen Gründen, beispielsweise aufgrund entwickelter Frequenzbrüche, die Stromentnahme für einen gegebenen Frequenzbereich angegeben ist. Höhere Frequenzen können mehr Strom verbrauchen, deshalb können die niedrigeren Frequenzen innerhalb des Bereichs einen merklich geringeren Strom verbrauchen als den in der Spezifikation angegebenen Maximalwert.

Das Problem eines niedrigen Energieverbrauchs kann darüber hinaus zur Konfusion führen, wenn man Bausteine in Erwägung zieht, welche die Funktionen Tri-State, Enable/Disable oder Standby aufweisen. Bei diesen drei verwendeten Bezeichnungen handelt es sich in Wirklichkeit um zwei mögliche Funktionen. Tri-State und Enable/Disable lassen sich oft als dieselbe Funktionalität einstufen, bei welcher der Ausgangspuffer des Oszillators ein- und ausgeschaltet werden kann und der Ausgang in einen Zustand hoher Impedanz übergeht, während die interne Oszillatorschaltung noch in Betrieb ist. Der Versorgungsstrom kann geringfügig reduziert sein, doch weil der interne Oszillator immer noch funktioniert, kann der Stromverbrauch nach wie vor auf nahezu Normalpegel liegen. Umgekehrt unterscheidet sich die Standby-Funktion insofern etwas, weil der interne Oszillator abgeschaltet ist und der Versorgungsstrom auf ein sehr niedriges Niveau, oft im µA-Bereich, abfällt.

Weiterhin ist zu beachten, dass die Ausgangs-Hochlaufzeit für beide Methoden verschieden ist: Tri-State oder Enable/Disable liegen generell im Nanosekundenbereich, wohingegen die Standby-Funktion bei Millisekunden liegen könnte. Diese Funktion kann selbstverständlich zur Senkung des Gesamtenergieverbrauchs herangezogen werden, wenn es die Anwendungsschaltung erlaubt, dass der Oszillator zu manchen Zeiten abgeschaltet werden kann. In den meisten Fällen ist die Notwendigkeit eines geringen Stroms bei Standby auf batteriebetriebene Anwendungen und deshalb tragbare Geräte zurückzuführen. Bei älterer Technologie und vor der Zeit dieser Energieeinschränkungen hielt man die Hochlaufzeit für wichtiger. Aus diesem Grund wird bei kleineren Geräte üblicherweise eine Ausschaltfunktion (Power Down) angegeben, bei größeren Gehäusen dagegen und solchen in der älteren Form die ausgangsseitige Abschaltfunktion (Output Disable).

Ein weiteres Problem, das hinsichtlich des Gesamtenergieverbrauchs mit in Rechnung gezogen werden muss, bezieht sich auf die Art der gewählten Ausgangslogik. Normalerweise gilt, dass ein HCMOS-Ausgangs-Oszillator mehr Strom zieht als ein Baustein mit einem Clipped-Sinus-Ausgang. Ein typischer TCXO-Baustein mit HCMOS-Ausgang kann im Bereich von 5 bis 10 mA liegen, während ein Clipped-Sinus-TCXO unter 2 mA liegen kann. Natürlich weist der Clipped-Sinus-Baustein eine weitaus niedrigere Ausgangspegel-Wellenform auf und benötigt deshalb möglicherweise zusätzliche Schaltungen, wenn er andere Geräte ansteuern soll, die die benötigte Leistung in anderen Bereichen erhöhen können.

IQD hat eine breite Baustein-Palette mit verschiedenen Versorgungsspannungen, Stromverbrauchspegeln und Ausgangstypen im Angebot. Deshalb ist es immer der Mühe wert, Ihre spezifischen Anforderungen mit dem Applikations-Support von IQD zu diskutieren. Er wird dazu beitragen, dass sichergestellt ist, dass Sie von Anfang an die richtige Frequenzprodukt-Lösung spezifizieren.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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