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可編程 MEMS 振蕩器滿足可靠性、性能和短交貨期要求

2388742 2022-11-24 | pdf | 433.1KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

消費(fèi)、汽車、工業(yè)、醫(yī)療、通信、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和企業(yè)等應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須考慮大量的時(shí)鐘時(shí)序要求和性能特征，尤其是在需要傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)支持的情況下。這些包括準(zhǔn)確度、精密度、穩(wěn)定性、系統(tǒng)噪聲、電磁干擾 (EMI)、功耗、輸出類型（差分或單路）以及各種擴(kuò)頻配置文件。設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)是以低功耗的小尺寸滿足各種要求。消費(fèi)、汽車、工業(yè)、醫(yī)療、通信、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和企業(yè)等應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須考慮大量的時(shí)鐘時(shí)序要求和性能特征，尤其是在需要傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)支持的情況下。這些包括準(zhǔn)確度、精密度、穩(wěn)定性、系統(tǒng)噪聲、電磁干擾 (EMI)、功耗、輸出類型（差分或單路）以及各種擴(kuò)頻配置文件。設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)是以低功耗的小尺寸滿足各種要求。與此同時(shí)，他們還必須將成本和交貨時(shí)間降至最低，這對(duì)于定制配置來說很困難，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師仍需要按生產(chǎn)數(shù)量訂購(gòu)，并且可能面臨三到五周甚至更長(zhǎng)的交貨時(shí)間。這些延誤既延緩了原型制作和開發(fā)，也延緩了最終產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度。與此同時(shí)，他們還必須將成本和交貨時(shí)間降至最低，這對(duì)于定制配置來說很困難，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師仍需要按生產(chǎn)數(shù)量訂購(gòu)，并且可能面臨三到五周甚至更長(zhǎng)的交貨時(shí)間。這些延誤既延緩了原型制作和開發(fā)，也延緩了最終產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度。為了滿足對(duì)更靈活的高性能計(jì)時(shí)解決方案的需求，設(shè)計(jì)人員可以使用可編程微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 振蕩器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的晶體振蕩器。它們達(dá)到或超過質(zhì)量和性能要求，但采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整以滿足定制要求。為了滿足對(duì)更靈活的高性能計(jì)時(shí)解決方案的需求，設(shè)計(jì)人員可以使用可編程微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 振蕩器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的晶體振蕩器。它們達(dá)到或超過質(zhì)量和性能要求，但采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整以滿足定制要求。本文簡(jiǎn)要介紹了可編程 MEMS 振蕩器并描述了它們的主要元件。然后查看本文簡(jiǎn)要介紹了可編程 MEMS 振蕩器并描述了它們的主要元件。然后查看SiTimeSiTime的示例設(shè)備，并展示如何選擇和使用它們來滿足各種應(yīng)用的時(shí)序要求，同時(shí)縮短交貨時(shí)間并降低總體成本。的示例設(shè)備，并展示如何選擇和使用它們來滿足各種應(yīng)用的時(shí)序要求，同時(shí)縮短交貨時(shí)間并降低總體成本。為什么要使用可編程 MEMS 振蕩器？為什么要使用可編程 MEMS 振蕩器？在 2000 年代出現(xiàn) MEMS 振蕩器之前，石英晶體諧振器一直主導(dǎo)著電路時(shí)序。然而，在快速創(chuàng)新和硅工藝使用的支持下，MEMS 振蕩器成為設(shè)計(jì)要求強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、可靠性和穩(wěn)健性的首選解決方案。雖然對(duì)于許多應(yīng)用而言，石英振蕩器仍然是一個(gè)很好的低成本選擇，但與高度集成和可編程的 MEMS 設(shè)備相比，它們的設(shè)計(jì)可能稍微復(fù)雜一些。例如，使用石英振蕩器的設(shè)計(jì)人員需要選擇正確的諧振器和負(fù)載電容器以避免冷啟動(dòng)故障和晶體不匹配等問題，同時(shí)努力將 EMI 降至最低。在 2000 年代出現(xiàn) MEMS 振蕩器之前，石英晶體諧振器一直主導(dǎo)著電路時(shí)序。然而，在快速創(chuàng)新和硅工藝使用的支持下，MEMS 振蕩器成為設(shè)計(jì)要求強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、可靠性和穩(wěn)健性的首選解決方案。雖然對(duì)于許多應(yīng)用而言，石英振蕩器仍然是一個(gè)很好的低成本選擇，但與高度集成和可編程的 MEMS 設(shè)備相比，它們的設(shè)計(jì)可能稍微復(fù)雜一些。例如，使用石英振蕩器的設(shè)計(jì)人員需要選擇正確的諧振器和負(fù)載電容器以避免冷啟動(dòng)故障和晶體不匹配等問題，同時(shí)努力將 EMI 降至最低。可編程 MEMS 設(shè)備的即插即用可用性避免或大大減輕了這些復(fù)雜性。此外，它們簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化的制造過程，加上它們的小尺寸，提供了固有的性能、可靠性和彈性特性。例如，使用大批量硅基 MEMS 制造工藝可最大限度地減少污染機(jī)會(huì)，從而減少百萬分之缺陷件 (DPPM)。這降低了成本，但對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說同樣重要的是，該過程提高了質(zhì)量和可靠性，延長(zhǎng)了平均故障間隔時(shí)間 (MTBF)。這適用于從 -55?C 到 +125?C 的極端環(huán)境溫度。可編程 MEMS 設(shè)備的即插即用可用性避免或大大減輕了這些復(fù)雜性。此外，它們簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化的制造過程，加上它們的小尺寸，提供了固有的性能、可靠性和彈性特性。例如，使用大批量硅基 MEMS 制造工藝可最大限度地減少污染機(jī)會(huì)，從而減少百萬分之缺陷件 (DPPM)。這降低了成本，但對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說同樣重要的是，該過程提高了質(zhì)量和可靠性，延長(zhǎng)了平均故障間隔時(shí)間 (MTBF)。這適用于從 -55?C 到 +125?C 的極端環(huán)境溫度。在尺寸方面，MEMS 振蕩器質(zhì)量小——標(biāo)準(zhǔn)的 32 千赫 (kHz) MEMS 振蕩器可以在針頭大小的芯片級(jí)封裝 (CSP) 中交付——這意味著它們?cè)跊_擊和振動(dòng)方面非常堅(jiān)固. 此外，可編程 MEMS 振蕩器在諧振器和振蕩器電路之間沒有暴露的印刷電路板連接，并且由于振蕩器電路針對(duì)電噪聲條件進(jìn)行了優(yōu)化，因此它們對(duì) EMI 的敏感度要低得多。它們的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)使得它們對(duì)電路板噪聲也不太敏感。