TS3002: Oscilador CMOS – 1V – 1uA – 300Khz

Durante los primeros días de marzo de 2012, Touchstone Semiconductor anunció al mundo de los Ingenieros de diseño, la salida al mercado de su nuevo y sorprendente Oscilador – Temporizador (Oscillator/Timer) TS3002, capaz de alcanzar una frecuencia de casi 300Khz. (290Khz.) con una alimentación típica de 1Volt (o Voltio) y un consumo de corriente típico de tan sólo 1uA. El circuito integrado, fabricado con tecnología CMOS, permite además obtener un PWM, de la frecuencia de oscilación lograda, con un ciclo de trabajo comprendido entre el 12% y un 90% (Duty Cycle) del período completo. Este PWM variable, tiene la característica de poder ser ajustado mediante un sencillo resistor variable y la frecuencia de trabajo, no sólo puede ser controlada por componentes discretos externos, de valor fijo, sino que puede trabajar como VCO o como CCO. ¿Samples? ¿Alguien dijo “Muestras Gratis”?

Los números presentados en las hojas de datos del TS3002 no dejan de sorprender a los diseñadores de circuitos electrónicos. El circuito integrado TS3002 es, para traducirlo a una terminología más sencilla y conservando algunas diferencias, uno de los tantos candidatos y aspirantes, deseosos de transformarse en el sustituto del NE555 para este siglo XXI. Los números son muy claros en materia de reducción de espacios e incremento del desempeño global. Provisto en un encapsulado TDFN de sólo 2 milímetros por lado, y preparado para trabajar entre -40°C y 85°C, ofrece un 93% de reducción de espacios respecto al típico NE555 y cuatro veces menos consumo que las versiones equivalentes ofrecidas por sus competidores más cercanos. Con apenas 1 resistencia y 1 capacitor (externos), puede alcanzar un 66% de reducción de espacios y 10 veces menos consumo que otras soluciones CMOS del mercado. El TS3002, manejando estos parámetros de funcionamiento, se presenta como el primer oscilador CMOS integrado en la industria electrónica que puede entregar una frecuencia de 25Khz operando a 1Volt (o Voltio) de alimentación con un consumo de sólo 1uA. Preparado para trabajar con tensiones comprendidas entre 0,9V y 1,8Volts (o Voltios) posee un diseño optimizado para operar en aplicaciones alimentadas a baterías, ofreciéndoles a éstas, una larga vida de funcionamiento gracias a la tecnología NanoWatt Analog.

La tensión de salida observada en el pin FOUT, es considerada en forma práctica como rail–to–rail, es decir, que se podrá comprender entre 0V y la tensión de alimentación en todo el rango de frecuencias de operación del TS3002. Los oscilogramas mostrados en las hojas de datos, confirman esta cualidad del circuito integrado. Además, en ellas encontrarás las fórmulas necesarias para calcular los valores que tomarán C y R para obtener cualquier frecuencia deseada. Vale aclarar que estamos hablando de un circuito oscilador libre, sin la precisión de un cristal piezo-eléctrico o un resonador cerámico, sin embargo, Touchstone Semiconductor asegura que la deriva de la frecuencia de salida puede estar ocasionada por variaciones en la tensión de alimentación o por temperatura, pero en ningún caso sería mayor a 1,3%/Volt o a 0,044%/°C. Para la generación del PWM variable, el TS3002 utiliza un pin específico (CNTRL) sobre el que puede recibir una tensión variable entre 0,03VDD y VDD (VDD = Tensión de alimentación), ofreciendo así un ciclo de trabajo (duty cycle) que variará entre un 12% y un 90%. Sin embargo, si deseamos obtener un ciclo de trabajo del 50%, tal como lo haría cualquier onda “cuadrada”, sólo bastará con colocar el pin CNTRL a GND (0Volt).

Otra característica que podrás observar, respecto al funcionamiento del PWM, es que se produce en lo que la hoja de datos se menciona como “anti-fase” respecto a la frecuencia de salida. En términos prácticos, esto significa que el flanco ascendente de la señal PWM coincide con el flanco descendente en la señal ofrecida por el oscilador a su salida, del modo que se puede ver en la imagen inferior a este párrafo. Por otra parte, el pin BOOST se utiliza con conexión a GND o a la tensión de alimentación permitiendo al TS3002 mantener retardos de propagación menores dentro de sus comparadores de tensión. Conectando este pin a GND se puede alcanzar una frecuencia de oscilación máxima de 90Khz. , mientras que si lo conectamos a la tensión de alimentación, se reducen los tiempos de propagación de la señal dentro de los comparadores y así llegamos a la frecuencia de 290Khz, como mencionan las hojas de datos del fabricante. El detalle que hace a la diferencia, entre una conexión y la otra, se sustenta con una mayor optimización del consumo energético y una resolución de salida más elevada. Por este motivo, cuando observes las hojas de datos, presta atención que la mayoría de los parámetros expuestos como valores de referencia son considerados en función de la conexión de este pin.

Por último, podemos aclarar, respecto a lo que siempre mencionamos sobre los circuitos osciladores de este tipo, como el SX8122 que tratamos en su momento aquí, en NeoTeo, es que son creados y fabricados con una orientación directa hacia la industria electrónica de consumo y no hacia el usuario aficionado a la electrónica como puede ser cualquiera de nosotros. Manipular un encapsulado de tan sólo 2 milímetros por lado será, sin duda alguna, un desafío muy importante a vencer ya que no cualquiera posee la tecnología, los conocimientos y la práctica suficiente en materia de soldadura, para llevar exitosamente este componente, al menos, a un adaptador DIL de 8 pines. Sin embargo, para aquellos que crean que podrán dominar la situación, les contamos que Touchstone Semiconductor, ofrece el envío de muestras gratis (Samples) a todo el mundo para ensayar y trabajar con el TS3002. El fabricante también dispone de un módulo de evaluación gratuito, pero éste sólo es para clientes de la compañía y/o en los casos en que se justifique o se le asegure una futura compra importante del producto (por lo general, arriba de las 10 mil unidades).