每个电子系统都需要一个计时装置.石英晶体谐振器通常是首选解决方案.然而,振荡器将谐振器与振荡器集成电路配对成一个完整的集成时序器件,与XTALs相比有几个优点.微机电系统定时技术进一步扩展了这些优势.系统设计师不再需要绕过XTALs的限制,接受用水晶设计的头痛和风险.

SiTime振荡器在一个有源器件中包括微机电系统谐振器和振荡器集成电路,如右图所示.该架构支持健壮,高性能,灵活的时序产品,易于设计到系统中.

1.即插即用振荡器简化了系统设计

从表面上看,使用石英晶体的振荡器设计看起来可能是直截了当的,特别是考虑到这项技术的成熟.但是当将晶振与振荡器电路匹配时,有无数的设计参数需要考虑.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(衡量振荡器增益).此外,对于并联谐振模式晶体,必须考虑负载电容,它应考虑到印刷电路板寄生电容以及振荡器电路中可能包含的片内集成电容.

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.因为振荡器电路要求谐振器与振荡器电路紧密匹配,晶振厂家不能保证晶体的启动.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,从而减轻电路板设计者的负担.因为匹配误差被消除,振荡器启动由SiTime保证.简而言之,振荡器是一种即插即用的解决方案,大大简化了系统设计.

微机电系统振荡器消除了设计顾虑

晶体运动阻抗和振荡器负电阻

振荡器电路必须具有足够的增益和相移,以满足巴克豪森振荡标准.特别重要的是晶体的运动阻抗和振荡器的负电阻(相当于增益).如果振荡器增益不足以克服石英谐振器的运动阻抗,电路可能无法启动.振荡器的使用消除了这些问题.

晶体谐振模式,频率调谐电容和片内振荡器电容石英晶振可以串联或并联谐振模式谐振,但通常只针对这两种模式之一进行校准.如果针对并联谐振进行校准,它们需要通常指定的特定负载电容.但是,如果不使用合适的电容,频率误差可能会超过数据表

规格.振荡器集成电路可能具有集成芯片电容,也可能不具有集成芯片电容,必须将集成芯片电容与来自振荡器集成电路的印刷电路板连接,连接线和引线框的寄生电容一起考虑,以确保最佳频率精度.

相比之下,微机电系统振荡器将谐振器和石英晶体振荡器/锁相环集成到一个封装中,无需外部电容来调谐谐振频率.

晶体驱动水平

必须小心确保振荡器电路不会过驱动晶体谐振器.过激励谐振器会导致石英晶体谐振器加速老化,在极端情况下,会损坏晶体.相比之下,微机电系统谐振器不会老化.