实际上,每个电子产品都需要至少一个精密定时电路.许多设备需要多达10个独立时钟.典型的智能手机或平板电脑最多有五个振荡器.直到最近,这些精密定时电路都基于石英晶体谐振器.现在正在迅速改变.
两家公司,IDT和SiTime,展示了他们最新的MEMS振荡器如何在许多应用中取代石英晶体振荡器.
基于微机电系统(MEMS)谐振器的时钟和振荡器正在填充应用,其精度和稳定性可与大多数晶体电路匹配,同时提供更高的可靠性,更高的坚固性,更小的尺寸,甚至更低的成本.IDT和SiTime都在提供新的MEMS振荡器.
IDT基于其独特的专利压电MEMS(pMEMS)技术的4H系列(图1).这些pMEMS谐振器可具有高达约100MHz的固有频率.当采用锁相环(PLL)乘法器和合成器电路封装时,它们几乎可以提供从50MHz到625MHz的任何频率,频率精度为±50/25ppm.
1.IDT晶振的4HMEMS振荡器可在许多应用中取代石英晶体时钟,频率范围为50至625MHz.它具有100fs的极低抖动,适用于10Gbit/s以太网应用.
4H系列具有非常低的相位抖动.在12kHz至20MHz的抖动带宽内,抖动小于300fs.抖动带宽为1.875kHz至20MHz,抖动小于100fs,适合10Gbit/s以太网应用的振荡器.
该系列还提供Plus-PPM频率裕度,这是指振荡器在高达±1000ppm的窄范围内即时拉动(频率变化)的能力.输出可以是低压差分晶振信号(LVDS),低压正射极耦合逻辑(LVPECL)或CMOS.其直流功率为2.5或3.3V,工业温度范围为-40°C至85°C.
IDT声称其可靠性比没有活动下降的石英振荡器高40倍,没有零时间故障,没有静摩擦问题,并且具有巨大的抗冲击和抗振动性.该系列包括标准的3.2×2.5毫米的石英晶体振荡器,7×5毫米和5×3.2毫米四方扁平无引线(QFN)封装.它面向10GE和40GE应用,如路由器和交换机,存储集群,网络和各种工业应用.这些设备现在正在提供样品
SiTime已经出货了1.5亿颗MEMS振荡器,占据了80％的市场份额,并提供40多种不同的可编程MEMS振荡器产品.其SiT15xx系列32.768kHzMEMS振荡器面向智能手机,平板电脑和其他移动设备,这些设备通常至少有一个(通常是两个)32kHz振荡器用于计时功能(图2).
2.SiTime的SiT15xx系列振荡器是32kHz定时应用中最小的振荡器.有多种尺寸和功率可供选择.
SiT15xx系列振荡器将MEMS谐振器与小数N分频PLL合成器和一组分频器相结合,可提供1Hz至32.768K的任何频率.稳定性通常在100ppm范围内.老化范围为±3ppm.功耗低至0.75μA.塑料封装尺寸为1.5×0.8×0.55mm.而且,这些设备可以处理高达50,000克的冲击和70克的振动.
SiT1534和SiT1544是频率可编程的,分别采用1.2V至3.6V或2.7V至4.5V电源供电.SiT1532/3和SiT1542/3的频率固定为32.768kHz,分别采用1.2V至3.6V或2.7V至4.5V电源供电.1.2至3.6V器件现已上市,而2.7至4.5V器件将于6月上市.
虽然MEMS振荡器尚未完全侵入温度补偿晶体振荡器(TCXO)和恒温晶体振荡器(OCXO)的市场空间,但它们完全能够以更低的成本取代其他石英晶体振荡器类型.
由于这些器件采用标准CMOS硅技术制造,因此与需要专门制造和封装技术的晶体振荡器相比,它们更容易制造且成本更低.一些MEMS振荡器现在可用于某些TCXO晶振用途.现在是时候给这些设备再看一次.
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