SiTime MEMS振荡器耐冲击和振动提高工业设备可靠性

关于作者--SiTime样品中心

为了加速SiTime MEMS硅晶振产品的应用普及，让中国电子工程师能快速体验MEMS硅晶振的高稳定性、高可靠性、超小封装、超低功耗、超低抖动等更多优势，SiTime公司联合本土半导体分销商北京晶圆电子有限公司共同建立SiTime样品中心，为用户提供免费样品申请，小批量试产、现货应急、特价申请、技术支持等便捷服务，更多信息请访问www.sitimechina.com，客户服务热线400-888-2483。

随着资源（通常是能源，天然气或石油）的监控迅速扩展，支持信息收集和传输的新技术变得越来越重要。必须可靠，安全地捕获和传输数据，考虑到围绕已安装的计量硬件的不同位置和环境条件，这可能是一个挑战。例如，测量，收集和分析能源使用情况的智能电表或测量地震信息的电表提供关键数据，而这些电表必须长期提供可靠的信息。

MEMS（微机电系统）计时是提高计量设备可靠性和性能的创新技术之一。该设备需要具有稳定频率的强大定时组件，以提供准确的计时和与时钟源的同步。由于基于MEMS的组件固有的坚固性和弹性，该技术正在迅速取代传统的石英组件。除了更高的可靠性外，MEMS振荡器还提供了灵活，专门的功能，可改善系统性能，并缩短交货时间。

MEMS振荡器具有更高的可靠性，弹性和更多功能

仪表用于各种应用和环境，并且通常在高温和/或高水平的噪声，振动或冲击的恶劣条件下运行。 为了保证多年的可靠运行，计时组件必须具有很高的弹性。 与石英谐振器相比，由于其设计，更小的质量和超干净的制造工艺，MEMS本质上更坚固。 与石英供应商不同，SiTime拥有内部专业知识，可以开发先进的MEMS谐振器和振荡器IC，这些谐振器和振荡器IC采用的技术可以提高弹性和性能。 这些功能使振荡器具有极高的可靠性。 SiTime是唯一对所有生产产品提供终身保修的计时公司。

SiTime MEMS振荡器具有以下功能：

较高的工作温度—— MHz振荡器高达125°C，kHz振荡器高达105°C

出色的频率稳定性——在整个温度范围内

自定义频率——从1 Hz到725 MHz，精度为6位小数

低于1 FIT率（十亿小时MTBF）的更高可靠性–比石英振荡器高30倍

耐振动（70 g振动）–最高可达石英振荡器的30倍

耐冲击（50,000克冲击）–比石英振荡器高25倍

低电磁敏感性（EMS）–比石英振荡器好50倍

对电源噪声（PSNS）的敏感性低–比石英振荡器高十倍

低功耗功能–非常适合电池供电的仪表/控制器

MEMS振荡器更耐冲击和振动

电表通常部署在恶劣和/或偏远的地方。它们可能会遭受诸如震动和振动力之类的危害，这些危害会降低石英振荡器的性能并导致其失效。石英晶体谐振器是悬臂结构，可能对机械力非常敏感，并且容易因振动而增加相位噪声和抖动，并因冲击而产生频率尖峰。

相反，MEMS谐振器的振动较小，因为其质量比石英谐振器低1000至3000。这减小了由振动引起的加速度施加到谐振器的力。 SiTime MEMS谐振器是刚性结构，可在体模式下在平面内振动，其固有的抗振动性。

振动灵敏度或g灵敏度（以ppb / g表示）表示由加速力引起的频率变化。图1绘制了以ppb / g为单位的正弦振动引起的噪声杂散，以证明与基于石英的振荡器相比，SiTime MEMS振荡器在不同频率下的振动灵敏度较低。

此外，SiTime振荡器在1.5 x 0.8 mm的微型封装（kHz振荡器）和2.0 x 1.6 QFN和SOT23-5小型封装（MHz振荡器）中提供0.1ppb / g的性能。 石英设备必须使用大型专用包装才能实现较低的g敏感度。

为了在现实条件下模拟设备的性能，SiTime在各种条件下测试了具有类似规格的MEMS和石英振荡器，包括正弦振动（如上所示），随机振动和冲击冲击。

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为了加速SiTime MEMS硅晶振产品的应用普及，让中国电子工程师能快速体验MEMS硅晶振的高稳定性、高可靠性、超小封装、超低功耗、超低抖动等更多优势，SiTime公司联合本土半导体分销商北京晶圆电子有限公司共同建立SiTime样品中心，为用户提供免费样品申请，小批量试产、现货应急、特价申请、技术支持等便捷服务，更多信息请访问www.sitimechina.com，客户服务热线400-888-2483。