實際上,每個電子產品都需要至少一個精密定時電路.許多設備需要多達10個獨立時鐘.典型的智能手機或平板電腦最多有五個振蕩器.直到最近,這些精密定時電路都基于石英晶體諧振器.現在正在迅速改變.

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用中取代石英晶體振蕩器.

基于微機電系統(MEMS)諧振器的時鐘和振蕩器正在填充應用,其精度和穩定性可與大多數晶體電路匹配,同時提供更高的可靠性,更高的堅固性,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基于其獨特的專利壓電MEMS(pMEMS)技術的4H系列(圖1).這些pMEMS諧振器可具有高達約100MHz的固有頻率.當采用鎖相環(PLL)乘法器和合成器電路封裝時,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振蕩器可在許多應用中取代石英晶體時鐘,頻率范圍為50至625MHz.它具有100fs的極低抖動,適用于10Gbit/s以太網應用.

4H系列具有非常低的相位抖動.在12kHz至20MHz的抖動帶寬內,抖動小于300fs.抖動帶寬為1.875kHz至20MHz,抖動小于100fs,適合10Gbit/s以太網應用的振蕩器.

該系列還提供Plus-PPM頻率裕度,這是指振蕩器在高達±1000ppm的窄范圍內即時拉動(頻率變化)的能力.輸出可以是低壓差分晶振信號(LVDS),低壓正射極耦合邏輯(LVPECL)或CMOS.其直流功率為2.5或3.3V,工業溫度范圍為-40°C至85°C.

IDT聲稱其可靠性比沒有活動下降的石英振蕩器高40倍,沒有零時間故障,沒有靜摩擦問題,并且具有巨大的抗沖擊和抗振動性.該系列包括標準的3.2×2.5毫米的石英晶體振蕩器,7×5毫米和5×3.2毫米四方扁平無引線(QFN)封裝.它面向10GE和40GE應用,如路由器和交換機,存儲集群,網絡和各種工業應用.這些設備現在正在提供樣品

SiTime已經出貨了1.5億顆MEMS振蕩器,占據了80％的市場份額,并提供40多種不同的可編程MEMS振蕩器產品.其SiT15xx系列32.768kHzMEMS振蕩器面向智能手機,平板電腦和其他移動設備,這些設備通常至少有一個(通常是兩個)32kHz振蕩器用于計時功能(圖2).

2.SiTime的SiT15xx系列振蕩器是32kHz定時應用中最小的振蕩器.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N分頻PLL合成器和一組分頻器相結合,可提供1Hz至32.768K的任何頻率.穩定性通常在100ppm范圍內.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,這些設備可以處理高達50,000克的沖擊和70克的振動.

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償晶體振蕩器(TCXO)和恒溫晶體振蕩器(OCXO)的市場空間,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準CMOS硅技術制造,因此與需要專門制造和封裝技術的晶體振蕩器相比,它們更容易制造且成本更低.一些MEMS振蕩器現在可用于某些TCXO晶振用途.現在是時候給這些設備再看一次.

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