MEMS-Oszillatoren Bei starken Temperaturschwankungen sehr frequenzstabil

Eine neue Generation hochpräziser MEMS-Oszillatoren, die sich aufgrund ihrer technischen Leistungsmerkmale unter anderem für den Einsatz in Kommunikationsanlagen und Netzwerken im Außenbereich eignen, präsentierte SE Spezial-Electronic auf der electronica.

Die vier neuen Produktfamilien – im Einzelnen Stratum-3-Präzisions-Super-TCXOs, Super-TCXOs, Differenzialoszillatoren und differenzielle Hochtemperatur-VCXOs – basieren auf SiTimes Dual-MEMS-Architektur mit TurboCompensation. Den Kern der Elite-Plattform bilden dabei zuverlässige TempFlat-MEMS-Resonatoren, die keine Activity Dips oder Mikrosprünge zeigen und auf Vibrationen mit 0,1 ppb/g rund 30 Mal unempfindlicher als Quarzoszillatoren reagieren.

Die DualMEMS-Temperaturmessung erfolgt mit 100-prozentig exakter thermischer Kopplung. Dadurch ist auch bei sich schnell ändernden Belüftungs- und Temperaturverhältnissen immer eine optimale Leistung der Oszillatoren sichergestellt. Dank hochintegrierter Mixed-Signal-Schaltungen mit On-Chip-Reglern, einem Temperatur/Digital-Wandler (TDC) und einer rauscharmen PLL konnte zudem die Unempfindlichkeit gegenüber Störsignalen in der Spannungsversorgung um bis zu 500 Prozent gesteigert werde. Weitere Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen quarzbasierten Lösungen sind die sehr hohe Temperaturauflösung von 30 μK und die Unterstützung beliebiger Frequenzen zwischen 1 und 700 MHz.

Zu den wichtigen Eigenschaften der Stratum-3-Präzisions-Super-TCXOs zählen eine Frequenzstabilität von ±100 ppb über den gesamten Betriebstemperaturbereich von -40 und +105 °C sowie eine Frequenzdrift (ΔF/ΔT) von 1 bis 5 ppb/K bei einer äußerst schnellen Temperaturänderungsrate von 10 K pro Minute. Dank einer hohen Störsignal-Unterdrückung von 0,2 ps/mV auf der Betriebsspannung (PSNR) kann auf einen zusätzlichen Linearregler (LDO) verzichtet werden, die optionale I²C/SPI-Frequenzabstimmung erübrigt einen externen D/A-Wandler.

Die Super-TCXOs für GNSS, industrielle und automotive Anwendungen punkten mit einer Frequenzstabilität von ±0,5 ppm bei –40 bis +105 °C, während sich SiTimes neue Differenzialoszillatoren durch einen extrem geringen intergrierten Phasenjitter von effektiv 0,23 ps bei 12 kHz bis 20 MHz auszeichnen. Abgerundet wird das aktuelle Portfolio an MEMS-Oszillatoren durch differenzielle Hochtemperatur-VCXOs, die bei Temperaturen bis +95 °C nur minimales Phasenrauschen und eine besonders hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Zu den technischen Merkmalen dieser Komponenten zählen eine Frequenzabstimm-Linearität von 0,1 % unter allen Bedingungen und ein extrem weiter Ziehbereich von ±25 bis ±3600 ppm.

Ausführliche Informationen zu den Elite-Plattform-basierten MEMS-Oszillatoren können unter sitime@spezial.de angefordert werden.