Oszillatoren
MEMS-Taktgeber auf dem Vormarsch
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Piezoelektrische Basis
Auch IDT (Vertrieb: Scantec) hat MEMS-Oszillatoren im Programm. Unter der Bezeichnung »CrystalFree« stellt IDT »4M«-Oszillatoren auf Basis der piezoelektrischen »pMEMS«-Resonatortechnik mit LVDS/LVPECL-Ausgang für Hochleistungsanwendungen in der Kommunikationstechnik und Konsumelektronik, für Cloud-Computing und Industrie vor (Bild 3).
Die neuen Oszillatoren arbeiten laut IDT mit deutlich weniger als 1 ps Phasenjitter, sind in einem kompakten Industriestandard-Gehäuse integriert und eignen sich als Ersatz für herkömmliche Kristalloszillatoren mit sechs Pins. Da die Nennfrequenz von pMEMs laut IDT wesentlich höher als die von Quarzkristallen ist, können 4M-Oszillatoren höhere Frequenzen zu geringeren Kosten generieren.
Die Technik kombiniere die starke elektromechanische Kopplung des piezoelektrischen Materials mit der Stabilität und geringen Dämpfung von einkristallinem Silizium und arbeite mit einer Frequenzgenauigkeit von ±50 ppm über den industriellen Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C. Zusätzlich zur Größe 7050 sind die pMEMS-Oszillatoren mit Frequenzen bis zu 625 MHz im kleinen Standard-Plastikgehäuse der Größe 5032 erhältlich, um Kosten einzusparen und den Flächenbedarf der Applikation in dicht gepackten Gehäusen zu minimieren.
Auf der diesjährigen CES hat NXP ebenfalls MEMS-Oszillatoren vorgestellt, die auf piezoelektrischer Basis funktionieren. Laut Hersteller führt dieser Ansatz gegenüber dem bei Silizium-Oszil-latoren sonst üblichen kapazitiven Abgriff zu einer deutlich geringeren Temperaturdrift. Sehr niedrige Bewegungsdämpfung und eine hohe Güte (Q-Faktor) ergeben laut NXP eine hohe Frequenzstabilität und einen niedrigen Rauschlevel in der Nähe des Trägers.
Die niedrige Dämpfung erreicht NXP durch einen monokristallinen Silizium-Resonator, der unter verringertem Druck in einer hermetisch dichten Kavität auf dem Wafer platziert wird. Der Resonator zeigt laut Hersteller kein signifikantes Altern, selbst unter beschleunigten Lebenszyklen wie HTOL, HAST oder TMCL. Durch die starke elektromechanische Kopplung auch bei hohen möglichen Schwingfrequenzen lässt sich ein niedriger Timing-Jitter erreichen.
Gegenüber konventionellen Silizium-Resonatoren weisen die Bauteile laut NXP eine zehnfach geringere Temperaturdrift auf und liegen damit in der Gegend von Quarzen. Diese verringerte Temperaturdrift wird passiv erreicht und erfordert daher keine zusätzliche Versorgungsleistung, wie sie oft bei üblichen Temperaturdrift-Korrekturschaltungen nötig ist. Als Folge erreicht der Oszillator eine Frequenzstabilität von wenigen ppm.
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