Silicon Labs: Ersatz für Quarz-Oszillatoren

Im Bereich Oszillatoren hatte Silicon Labs bislang nur hochfrequentes im Angebot. Mit der neuen Si500-Familie steigt das Unternehmen nun mit einer niederfrequenten Lösung in den Consumer-Markt ein. Die Besonderheit: Es handelt sich um eine der stabilsten, 100-prozentigen CMOS-Oszillator-Serien.

»Mit unserer Si500-Familie bieten wir nicht nur einen Ersatz für Quarz-Oszillatoren, sondern können auch eine kürzere Lieferzeit als bei Quarz-Oszillatoren zu geringeren Kosten bieten«, so James Wilson, Senior Marketing Manager von Silicon Labs. Die neue Familie decke außerdem im Vergleich zu anderen Oszillatoren für Consumer-Massenapplikationen den größten Frequenzbereich ab und bietet die größte Auswahl differenzieller und Eintakt-Formate, eine geringe Stromaufnahme sowie den geringsten Jitter.

Silicon Labs nutzte seine Erfahrung im Bereich jitterarmer, frequenzflexibler Takt-ICs, um einen Baustein zu entwickeln, der quarzbasierte Oszillatoren durch eine komplette Halbleiterlösung ersetzen kann. Damit verringern sich Lieferzeiten von bis zu zwölf auf nun zwei Wochen. Der Si500 erübrigt den Quarz-Resonator, der für jede Frequenz angefertigt und justiert werden muss, und ersetzt ihn durch einen Halbleiter-Oszillator mit geringem Phasenrauschen, der in Standard-IC-Prozessen gefertigt wird. Damit kann der Baustein jede beliebige Frequenz von 0,9 bis 200 MHz generieren. »Die ICs werden werkseitig programmiert und können so im Schnitt sechs mal schneller an Kunden ausgeliefert werden als herkömmliche Oszillatoren«, berichtet Wilson.

Da die Si500-Serie im Standard-CMOS-Prozess mit kostengünstigem Gehäuse gefertigt wird, ist sie unanfällig gegen Verschmutzungen, die herkömmliche, hermetisch abgeschirmte, mit Keramik- oder Metallgehäuse versehene XOs während der Fertigung beinträchtigen können. Durch den Wegfall des mechanischen Resonators zur Frequenzgenerierung ist der Si500 auch unanfällig gegen Stoß und Vibration. Daneben ist der Si500 der erste Halbleiter-Oszillator, der differenzielle Taktausgänge (LVPECL, LVDS, HCSL) neben CMOS- und SSTL-Formaten bietet. Unterstützt wird außerdem ein Dual-Output-CMOS-Format-Modus, in dem ein einziger Baustein zwei Ausgangstakte mit der gleichen Frequenz zur Verfügung stellen kann. Damit erübrigen sich externe Taktpuffer.

Mixed-Signal-Analogschaltkreise im Inneren des Oszillators kompensieren automatisch Frequenzabweichungen, die im Betriebstemperaturbereich aufgrund der anfänglichen Frequenzgenauigkeit sowie durch Versorgungsspannungs- und Laständerungen auftreten können. Der Si500 bietet die gleiche Temperaturstabilität wie Quarz-Oszillatoren, die Frequenzstabilität der Baureihe reicht von ±100 bis ±150 ppm.

Der Si500 ist im 4- oder 6-poligen 3,2 mm x 4,0 mm DFN-Gehäuse (Dual Flat No-Lead) lieferbar und kostet bei Abnahme in Einheiten zu 10.000 Stück je nach Frequenz zwischen 0,95 und 2,24 Dollar. Samples stehen ab sofort zur Verfügung; die Volumenproduktion beginnt im vierten Quartal 2008.