wersja mobilna
Online: 590 Wtorek, 2017.11.21

Technika

Nowe rezonatory MEMS KDS

czwartek, 24 sierpnia 2017 12:50

Firma KDS (Daishinku Corporation) opracowała nowe rezonatory MEMS z serii Elite Platform. Są to precyzyjne generatory skompensowane temperaturowo (TCMO) lub sterowane napięciowo (VCMO). Zapewniają stabilne parametry nawet przy dużych wahaniach temperatury bez konieczności stosowania obwodów kompensujących. Ponadto mają zwiększoną odporność na wibracje i wstrząsy, w porównaniu do parametrów typowych rezonatorów kwarcowych.

Elementy wykonano w technologii DualMEMS, która polega na umieszczeniu dwóch rezonatorów na tym samym kawałku półprzewodnikowej płytki podłożowej, przy czym jeden z nich jest wykonany w technologii TempFlat MEMS. Ich bliskość sprawia, że mają one identyczne temperatury, a ten drugi element służy jako dodatkowy termometr, pozwalający lepiej kompensować wpływ temperatury. Natomiast zastosowana pętla synchronizacji fazy o małych szumach własnych pozwala zredukować jitter fazy na wyjściu do 0,23 ps.

Nowe układy są dostępne w czterech wersjach:

  • Precision Super-TCMO do zastosowań w aplikacjach bezprzewodowych,
  • Super-TCMO do zastosowań w systemach pozycjonowania satelitarnego dla przemysłu i branży motoryzacyjnej,
  • jako oscylatory różnicowe o ultraniskim jitterze, przeznaczone do sieci ethernetowych,
  • różnicowe VCMO do zastosowań w wysokich temperaturach i aplikacjach wymagających wysokiej niezawodności.
Precyzyjne Super-TCMO

Układy Precision Super-TCMO (MO5356/MO5357) zapewniają dokładność ±0,1 ppm, dzięki czemu spełniają wymagania specyfi kacji Stratum 3, używanej w synchronizacji czasu zgodnie z wytycznymi IEEE1588 w lokalnych sieciach ethernetowych. Obecnie w aplikacjach tych wykorzystuje się przede wszystkim oscylatory OCXO, które ze względu na konieczność utrzymywania stałej temperatury pobierają dużą moc (ok. 1 W) oraz zajmują dużo miejsca na płytce 9×6 mm. Precision Super-TCM pobierają 70% mniejszą moc i są mniejsze - 6,0×4,9 mm.

Super-TCMO

Układy Super-TCM (MO-5155/MO-5156/MO5157) zapewniają dokładność ±0,5 ppm, co umożliwia ich wykorzystanie w większości aplikacji pozycjonowania satelitarnego (GNSS) w zastosowaniach przemysłowych i w motoryzacji. Obecnie na rynkach tych stosuje się przede wszystkim kwarcowe rezonatory kompensowane temperaturowo (TCXO), których precyzja wynosi do ±0,5 ppm w zakresie temperatur od -40 do +105°C.

Niezawodność TCXO na potrzeby motoryzacji testuje się zgodnie z wytycznymi organizacji AEC (Automotive Electronics Council), a konkretnie w oparciu o normę AEC Q100 "Stress Test Qualification for Integrated Circuits". Dzięki temu wiadomo, że podzespoły te dobrze znoszą wstrząsy mechaniczne, nie wykraczając przy tym poza standardowe parametry pracy. Nie są natomiast sprawdzane pod kątem wrażliwości na nagłe wzrosty temperatury lub zmiany napięcia.

Niestety w takich przypadkach kwarcowe TCXO nie sprawdzają się zbyt dobrze - generowana przez nie częstotliwość nieznacznie rośnie. Wynika to z budowy układów TCXO, w których kryształ kwarcowy jest odseparowany od układu kompensującego. Problem ten nie występuje w TCMO, gdzie rezonator jest umieszczony bezpośrednio w obwodzie kompensującym, co pozwala zmniejszyć wrażliwość na nagłe skoki temperatury, wibracje i wzrosty napięć. Co prawda TCMO mają nieco większe rozmiary niż TCXO, np. 2,5×2,0 mm, niemniej niezawodność Super-TCMO jest warta uwagi i wypróbowania w realnych aplikacjach. Producent zapowiada jeszcze dalsze zmniejszenie wymiarów tych elementów w kolejnych generacjach.

Oscylatory różnicowe o ultraniskim jitterze

Seria układów MO9365/MO9366/MO9367 jest przeznaczona do systemów szybkiej komunikacji, które wymagają jitteru na poziomie od 0,1 do 0,3 ps. Dotychczas w zastosowaniach tych używano przede wszystkim rezonatorów kwarcowych, które od dawna cechują się niskim jitterem, ale teraz podobną, jeśli nie lepszą precyzję, uzyskały układy MEMS-owe.

Jest to szczególnie zauważalne przy wyższych częstotliwościach, jak np. powyżej 100 MHz, gdzie MEMS-y wykazują przewagę. W klasycznym podejściu stosuje się wtedy najczęściej rezonatory SAW (Surface Acoustic Wave), ale te niestety cechują się słabą dokładnością częstotliwości i niemałym jitterem. To właśnie w tym obszarze różnicowe oscylatory MEMS-owe stanowią lepsze rozwiązanie.

Tabela. Parametry nowych MEMS-owych wzorców częstotliwości firmy KDS

VCMO o wysokiej niezawodności: układy MO3372/MO3373

Te wysoce niezawodne, różnicowe VCMO zostały zaprojektowane z myślą o wykorzystaniu w repeaterach sygnałów radiowych, urządzeniach CMTS (Cable Modem Termination System) stosowanych w sieciach kablowych oraz w systemach nadawczych. Dobrze sprawdzają się też w aplikacjach audio i przemysłowych.

Podsumowanie

MEMS-owe źródła częstotliwości odniesienia stanowią pewną nowość na rynku wzorców czasu. Ich sprawność i precyzja rosną z roku na rok, dzięki czemu osiągnęły już parametry porównywalne, jeśli nie lepsze, niż rezonatory kwarcowe.

Codico
www.codico.com

 

Firmy w artykule