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使用MEMS振荡器代替晶体谐振器的 8 大理由(一)

2021年11月03日 17:01 次阅读

每个电子系统都需要一个计时装置。 晶体 (XTAL) 谐振器通常是首选解决方案。 然而,与 XTAL 相比,将谐振器与振荡器 IC 配对成一个完整的集成计时器件的振荡器具有多项优势。 MEMS 计时技术进一步扩展了这些优势。 系统设计人员不再需要解决 XTAL 的局限性,也不再需要接受使用晶体进行设计的麻烦和风险。

SiTIme 即将在一个有源器件中包含一个 MEMS 器件和配套 IC,如图所示结构可实现、实现、灵活的一个产品,这些产品设计到系统中。

1.    即插即用振荡器简化系统设计

从表面上看,使用石英晶体的振荡器设计似乎很简单,尤其是考虑到这项技术的成熟度。 但是,在将晶体与振荡器电路匹配时,需要考虑无数的设计参数。 这些参数包括晶体运动阻抗、谐振模式、驱动电平和振荡器负电阻,它是振荡器增益的量度。 此外,必须考虑并联谐振模式晶体的负载电容,它应该考虑 PCB 寄生电容和振荡器电路中可能包含的片上集成电容。

必须仔细考虑所有这些参数,以确保电路的可靠启动和运行。 由于振荡器电路需要谐振器与振荡器电路紧密匹配,因此晶体供应商无法保证晶体的启动。 相比之下,振荡器是一个完全集成的解决方案。 振荡器制造商将石英谐振器与振荡器电路相匹配,从而减轻了电路板设计者的负担。 由于消除了匹配错误,SiTIme 保证了振荡器的启动。 简而言之,振荡器是一种即插即用的解决方案,可以极大地简化系统设计。

MEMS 振荡器消除了设计问题

晶体运动阻抗和振荡器负电阻

振荡器电路必须有足够的增益和相移才能满足振荡的巴克豪森准则。 特别重要的是晶体的运动阻抗 (ESR) 和振荡器的负电阻(相当于增益)。 如果振荡器的增益不足以克服石英谐振器的运动阻抗,则电路可能无法启动。 使用振荡器可以消除这些问题。

晶体谐振模式、频率调谐电容和片上振荡器电容

石英晶体可以在串联或并联谐振模式下谐振,但通常只针对这两种模式中的一种进行校准。 如果针对并联谐振进行校准,则它们需要通常指定的特定负载电容。 但是,如果没有使用合适的电容,频率误差可能会超出数据表的规格。 振荡器 IC 可能有也可能没有集成芯片电容,必须将其与来自印刷电路板连接、键合线和振荡器 IC 引线框架的任何寄生电容一起考虑在内,以确保最佳频率精度。

相比之下,MEMS 振荡器将谐振器和振荡器/PLL IC 集成到一个封装中,无需外部电容器来调谐谐振频率。

晶振驱动电平

必须注意确保振荡器电路不会过度驱动晶体谐振器。 过度驱动谐振器会导致晶体谐振器加速老化,在极端情况下,它会损坏晶体。 相比之下,MEMS 谐振器不会老化。

      ymf

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