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實(shí)際上,每個(gè)電子產(chǎn)品都需要至少一個(gè)精密定時(shí)電路.許多設(shè)備需要多達(dá)10個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘.典型的智能手機(jī)或平板電腦最多有五個(gè)振蕩器.直到最近,這些精密定時(shí)電路都基于石英晶體諧振器.現(xiàn)在正在迅速改變.
兩家公司,IDT和SiTime,展示了他們最新的MEMS振蕩器如何在許多應(yīng)用中取代石英晶體振蕩器.
基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)諧振器的時(shí)鐘和振蕩器正在填充應(yīng)用,其精度和穩(wěn)定性可與大多數(shù)晶體電路匹配,同時(shí)提供更高的可靠性,更高的堅(jiān)固性,更小的尺寸,甚至更低的成本.IDT和SiTime都在提供新的MEMS振蕩器.
IDT基于其獨(dú)特的專利壓電MEMS(pMEMS)技術(shù)的4H系列(圖1).這些pMEMS諧振器可具有高達(dá)約100MHz的固有頻率.當(dāng)采用鎖相環(huán)(PLL)乘法器和合成器電路封裝時(shí),它們幾乎可以提供從50MHz到625MHz的任何頻率,頻率精度為±50/25ppm.
1.IDT晶振的4HMEMS振蕩器可在許多應(yīng)用中取代石英晶體時(shí)鐘,頻率范圍為50至625MHz.它具有100fs的極低抖動(dòng),適用于10Gbit/s以太網(wǎng)應(yīng)用.
4H系列具有非常低的相位抖動(dòng).在12kHz至20MHz的抖動(dòng)帶寬內(nèi),抖動(dòng)小于300fs.抖動(dòng)帶寬為1.875kHz至20MHz,抖動(dòng)小于100fs,適合10Gbit/s以太網(wǎng)應(yīng)用的振蕩器.
該系列還提供Plus-PPM頻率裕度,這是指振蕩器在高達(dá)±1000ppm的窄范圍內(nèi)即時(shí)拉動(dòng)(頻率變化)的能力.輸出可以是低壓差分晶振信號(hào)(LVDS),低壓正射極耦合邏輯(LVPECL)或CMOS.其直流功率為2.5或3.3V,工業(yè)溫度范圍為-40°C至85°C.
IDT聲稱其可靠性比沒(méi)有活動(dòng)下降的石英振蕩器高40倍,沒(méi)有零時(shí)間故障,沒(méi)有靜摩擦問(wèn)題,并且具有巨大的抗沖擊和抗振動(dòng)性.該系列包括標(biāo)準(zhǔn)的3.2×2.5毫米的石英晶體振蕩器,7×5毫米和5×3.2毫米四方扁平無(wú)引線(QFN)封裝.它面向10GE和40GE應(yīng)用,如路由器和交換機(jī),存儲(chǔ)集群,網(wǎng)絡(luò)和各種工業(yè)應(yīng)用.這些設(shè)備現(xiàn)在正在提供樣品
SiTime已經(jīng)出貨了1.5億顆MEMS振蕩器,占據(jù)了80％的市場(chǎng)份額,并提供40多種不同的可編程MEMS振蕩器產(chǎn)品.其SiT15xx系列32.768kHzMEMS振蕩器面向智能手機(jī),平板電腦和其他移動(dòng)設(shè)備,這些設(shè)備通常至少有一個(gè)(通常是兩個(gè))32kHz振蕩器用于計(jì)時(shí)功能(圖2).
2.SiTime的SiT15xx系列振蕩器是32kHz定時(shí)應(yīng)用中最小的振蕩器.有多種尺寸和功率可供選擇.
SiT15xx系列振蕩器將MEMS諧振器與小數(shù)N分頻PLL合成器和一組分頻器相結(jié)合,可提供1Hz至32.768K的任何頻率.穩(wěn)定性通常在100ppm范圍內(nèi).老化范圍為±3ppm.功耗低至0.75μA.塑料封裝尺寸為1.5×0.8×0.55mm.而且,這些設(shè)備可以處理高達(dá)50,000克的沖擊和70克的振動(dòng).
SiT1534和SiT1544是頻率可編程的,分別采用1.2V至3.6V或2.7V至4.5V電源供電.SiT1532/3和SiT1542/3的頻率固定為32.768kHz,分別采用1.2V至3.6V或2.7V至4.5V電源供電.1.2至3.6V器件現(xiàn)已上市,而2.7至4.5V器件將于6月上市.
雖然MEMS振蕩器尚未完全侵入溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)和恒溫晶體振蕩器(OCXO)的市場(chǎng)空間,但它們完全能夠以更低的成本取代其他石英晶體振蕩器類型.
由于這些器件采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS硅技術(shù)制造,因此與需要專門(mén)制造和封裝技術(shù)的晶體振蕩器相比,它們更容易制造且成本更低.一些MEMS振蕩器現(xiàn)在可用于某些TCXO晶振用途.現(xiàn)在是時(shí)候給這些設(shè)備再看一次.
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