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更多>>MEMS振蕩器與石英晶振的區別之分以及選用領域推薦
來源：http://www.jqhs.com.cn 作者：康比電子 2018年04月02
關于石英晶體振蕩器很多人都知道分有多種分類類別,當然其中也包括了“MEMS振蕩器”何為“MEMS振蕩器”？
MEMS振蕩器是指通過微機電系統制作出的一種可編程的硅振蕩器，屬于我們通常所說的有源晶振。它是對傳統石英晶振產品的一個升級更新換代，防震效果是前者的25倍，具有不受振動影響、不易碎的特點。MEMS振蕩器的溫度穩定性也比傳統晶振更好，不受環境溫度高低變化的影響。
與傳統石英相比，全硅MEMS振蕩器不管從生產工藝還是組件設計結構上，都更符合現代電子產品的標準，也是對傳統石英產品的升級換代。
* 高性能模擬溫補技術使全硅MEMS晶振具有優秀的全溫頻率穩定性，徹底解除溫飄問題；
* 可編程的平臺為系統設計和縮短新產品開發周期提供必要的靈活性；
* 全自動生產的IC結構在質量和可靠性方面有無可置疑的優良的一致性。
全硅MEMS振蕩器的全溫性能優勢
頻率穩定性，特別是在不同溫度下的穩定性，是電子工程師在選擇振蕩器時考慮的主要參數之一。因為每一個設計，都需要保證系統在整個工作溫度范圍內正常運作。而溫飄(頻率隨溫度而顯著變化的現象)則是傳統石英晶振產品的弱點，難以單純從制造上克服。
根據以上描述, MEMS-first 可以使用任意標準封裝: SOIC, SSOP, BGA, CSP 或 QFN. SiTime 選擇QFN類型的塑料注塑封裝, 為實現高可靠性, 低引線等效電感, 良好的溫度特性, 靈活的管腳布局和低成本. 相比之下石英晶體昂貴的特殊材料: 陶瓷或金屬封裝. 與目前的3.2x5.0 mm 石英振蕩器布局兼容.
MEMS振蕩器和全新硅工業的誕生,電子工業的新技術, 使得集成非常小的高Q值低ppm 的單個或多個諧振器成為現實,并且成本低于石英晶體產品. 一些頗有價值的應用包括:
消費類和計算機產品
筆記本計算機, 數碼相機, 游戲機, VCD, 便攜式媒體播放器, 機頂盒, 高清電視和打印機等幾乎所有消費類電子產品目前均需消耗貼片晶振產品. 例如, PC主板需要數顆石英晶體,石英振蕩器, VCXO晶振和CMOS PLL芯片.
MEMS-first諧振器是CMOS兼容的, 可以與PLL, 邏輯電路和模擬電路集成, 減少EMI,布線復雜度和減小時序電路面積達70%. MEMS-first諧振器以振蕩器的形式焊裝, 不需要外接任何電容或電阻, 節省了額外的PCB空間, 不存在晶體起振的問題和布線干擾問題. 圖 10展示了SiTime振蕩器于石英振蕩器外接器件的比較.
汽車應用
汽車工業以TS16949:2002質量和可靠性強硬政策著稱, IATF 和 JAMA開發了更廣泛的質量標準. 關注共同的環境性能問題諸如溫度, 濕度, 沖擊和振動. 對于汽車應用, 新的MEMS-first 諧振器在物理特性上, 在設計上, 在制造工藝上比石英晶體更加優越.
如前所述, 硅諧振器在1000°C 溫度下退火. 因此, 正常操作溫度本質上對它無任何影響. 器件的其它部份是標準的, 溫度和可靠性限制被很好地符合. 實際上, 最終的振蕩器操作溫度不是被諧振器所限制, 而是被標準CMOS電路和封裝所限制.
相比于石英晶體, 硅諧振器對沖擊和振不敏感, 因為硅諧振器具有更多的基本諧振模式.
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無線應用
這項技術早期的應用目標之一是緊湊型無線節點, 它需要集成一個或多個諧振器. 工作在315, 433, 868, 以及 915 MHz 頻段的無線節點受益于抖動<20 ps RMS 和+/-50 ppm特性的第一代振蕩器, 節約超過50%的節點空間. 一顆, 兩顆或者更多的MEMS-first諧振器可能集成到單一的裸片上, 對于無線應用要求32.768KHZ的振蕩器用于實現低功耗喚醒和實時時鐘, 而高頻率振蕩器用于實現發送, 接收和處理功能.
正由于全硅MEMS振蕩器利用溫度補償晶振的技術，從振蕩器設計上解決了石英溫飄的煩惱，因此電子工程師在選料時有了更大的余地。他們可以選擇50PPM的MEMS振蕩器來替代很多25PPM的石英，既可滿足系統所需規格，又可降低成本。或者，他們可采用25PPM的MEMS振蕩器來提升系統總體穩定性。
MEMS振蕩器是指通過微機電系統制作出的一種可編程的硅振蕩器，屬于我們通常所說的有源晶振。它是對傳統石英晶振產品的一個升級更新換代，防震效果是前者的25倍，具有不受振動影響、不易碎的特點。MEMS振蕩器的溫度穩定性也比傳統晶振更好，不受環境溫度高低變化的影響。
與傳統石英相比，全硅MEMS振蕩器不管從生產工藝還是組件設計結構上，都更符合現代電子產品的標準，也是對傳統石英產品的升級換代。
* 高性能模擬溫補技術使全硅MEMS晶振具有優秀的全溫頻率穩定性，徹底解除溫飄問題；
* 可編程的平臺為系統設計和縮短新產品開發周期提供必要的靈活性；
* 全自動生產的IC結構在質量和可靠性方面有無可置疑的優良的一致性。
全硅MEMS振蕩器的全溫性能優勢
頻率穩定性，特別是在不同溫度下的穩定性，是電子工程師在選擇振蕩器時考慮的主要參數之一。因為每一個設計，都需要保證系統在整個工作溫度范圍內正常運作。而溫飄(頻率隨溫度而顯著變化的現象)則是傳統石英晶振產品的弱點，難以單純從制造上克服。
MEMS振蕩器和全新硅工業的誕生,電子工業的新技術, 使得集成非常小的高Q值低ppm 的單個或多個諧振器成為現實,并且成本低于石英晶體產品. 一些頗有價值的應用包括:
消費類和計算機產品
筆記本計算機, 數碼相機, 游戲機, VCD, 便攜式媒體播放器, 機頂盒, 高清電視和打印機等幾乎所有消費類電子產品目前均需消耗貼片晶振產品. 例如, PC主板需要數顆石英晶體,石英振蕩器, VCXO晶振和CMOS PLL芯片.
MEMS-first諧振器是CMOS兼容的, 可以與PLL, 邏輯電路和模擬電路集成, 減少EMI,布線復雜度和減小時序電路面積達70%. MEMS-first諧振器以振蕩器的形式焊裝, 不需要外接任何電容或電阻, 節省了額外的PCB空間, 不存在晶體起振的問題和布線干擾問題. 圖 10展示了SiTime振蕩器于石英振蕩器外接器件的比較.
汽車工業以TS16949:2002質量和可靠性強硬政策著稱, IATF 和 JAMA開發了更廣泛的質量標準. 關注共同的環境性能問題諸如溫度, 濕度, 沖擊和振動. 對于汽車應用, 新的MEMS-first 諧振器在物理特性上, 在設計上, 在制造工藝上比石英晶體更加優越.
如前所述, 硅諧振器在1000°C 溫度下退火. 因此, 正常操作溫度本質上對它無任何影響. 器件的其它部份是標準的, 溫度和可靠性限制被很好地符合. 實際上, 最終的振蕩器操作溫度不是被諧振器所限制, 而是被標準CMOS電路和封裝所限制.
相比于石英晶體, 硅諧振器對沖擊和振不敏感, 因為硅諧振器具有更多的基本諧振模式.
這項技術早期的應用目標之一是緊湊型無線節點, 它需要集成一個或多個諧振器. 工作在315, 433, 868, 以及 915 MHz 頻段的無線節點受益于抖動<20 ps RMS 和+/-50 ppm特性的第一代振蕩器, 節約超過50%的節點空間. 一顆, 兩顆或者更多的MEMS-first諧振器可能集成到單一的裸片上, 對于無線應用要求32.768KHZ的振蕩器用于實現低功耗喚醒和實時時鐘, 而高頻率振蕩器用于實現發送, 接收和處理功能.
正由于全硅MEMS振蕩器利用溫度補償晶振的技術，從振蕩器設計上解決了石英溫飄的煩惱，因此電子工程師在選料時有了更大的余地。他們可以選擇50PPM的MEMS振蕩器來替代很多25PPM的石英，既可滿足系統所需規格，又可降低成本。或者，他們可采用25PPM的MEMS振蕩器來提升系統總體穩定性。
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