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您当前所在位置:元器猫> 晶振百科> 小型MEMS硅晶振的五大优势
  • 小型MEMS硅晶振的五大优势
  • 阅读量:413

      使用MEMS硅晶振有很多好处-从低功耗和高性能到可靠性和弹性。而且,当然,尺寸很小。探讨了MEMS小型化,其支持电路和全硅方法带来的优势。晶振商城将介绍包装尺寸,以及一些影响不大的微系统优势。
 
  小包装
 
  显而易见,作为微机电系统,MEMS本质上很小。硅可以实现极高的缩放比例。封装的零件,无论是单独的晶振,还是与它们的控制电子设备(例如,振荡器IC)组合的零件,范围都从几毫米到几毫米。MEMS振荡器通常由堆叠在硅混合信号IC上的硅MEMS晶振组成。而且由于MEMS振荡器的主要元素是硅,因此可以应用先进的半导体封装技术,例如晶圆级芯片级封装(WL-CSP),从而创建出的振荡器实质上是硅芯片的大小。该SEM图像显示CSP振荡器不需要塑料,陶瓷或金属即可容纳芯片。
 
  1.更坚固
 
  关于某些事实,您可能不知道……硅比钛强15倍*。加上MEMS晶振的运动质量比石英晶振小3,000倍的事实,您就会获得一个坚固耐用的设备。这种小的质量减小了加速度施加到MEMS晶振的力。(还记得牛顿的第二运动定律吗?)此外,我们的晶振采用坚固的硅中心锚定结构设计,并采用先进的模拟技术进行控制,从而使其对机械力的抵抗力更强。用更少的摹力和我们的专利设计,冲击和振动不会破坏性能。抖动得到改善,频率跳跃消失,整体可靠性大大提高。下载我们的冲击和振动论文了解有关MEMS晶振弹性的更多信息。
 
  2.增加系统集成
 
  与石英晶体不同,微型MEMS晶振可以集成到SoC和多芯片模块中。与将MEMS与振荡器IC组合在一起以制成振荡器的方式类似,硅MEMS晶振可以与其他硅芯片封装在一起。例如,MEMS可以嵌入收发器中的调制解调器中,或者作为微控制器中的实时时钟嵌入。这些晶振集成系统似乎没有外部晶振参考。没有外部频率参考的无线电将看起来像没有参考的无线电。当然,参考仍然会存在,只有它会被集成。除了体积更小之外,该系统更可靠,更耐用且功耗更低。
 
  3.减少杂散电容,减少相位噪声
 
  噪声可能会对系统造成严重破坏。那么尺寸如何提供帮助呢?当晶振很小并且位于其读出放大器附近时,放大器输入上的杂散电容会减小。杂散电容,顾名思义,是不想要的电容,它直接成比例地影响放大器的输入噪声。为了理解这个概念,可以考虑将高阻抗放大器(例如CMOS FET)上的电压噪声通过杂散输入电容转换为输入电流噪声,或将低阻抗放大器的电流噪声通过杂散输入转换为电压噪声。电容。两者均与电容成正比。然后,此输入噪声与放大器的输出相位噪声成反比。相位噪声对于几乎所有应用都很重要。
 
  4.扩展电路功能
 
  随着附近的集成电路的出现,在MEMS振荡器中包含更多功能变得越来越实用,从而赋予它们更多的灵活性和功能。当今的MEMS振荡器通常包括小数N分频PLL,以将内部晶振频率转换为所需的输出频率。这些PLL还可以补偿温度范围内的晶振频率并调整初始偏移量。此外,PLL可以调制输出,例如以降低扩频的EMI,或调整频率以跟踪外部信号。这些电路可以扩展为提供相关频率或受控相位的多个输出。人们可以将这些系统视为振荡器,而不是频率合成器。
 
  5.封闭热耦合
 
  TCXO(温度补偿振荡器)是一种通过测量和补偿温度来提供精确频率的振荡器。传统的石英TCXO可以做到这一点,但是由于晶体晶振和补偿测量电路之间的距离,反馈环路存在滞后。这在具有显着的热梯度的现代电子系统中引起问题,这可能是由许多动态条件引起的。例如,电源管理系统对电路块的电源进行循环。散热风扇会迅速降低环境温度。更不用说您可能会发现的所有外部环境压力源,例如在沙漠或汽车中运行的室外设备。
 
  双重记忆
 
  为了克服宽而快速的温度波动的影响,应在尽可能靠近晶振的位置测量温度。在这里,全硅MEMS器件的小尺寸和内聚性变得尤为有益。新一代MEMS TCXO中的MEMS晶振,MEMS传感器和先进的补偿电路非常接近(如上图所示),使这些器件能够准确地测量并几乎立即响应温度的微小µKevin变化。这些振荡器采用DualMEMS™设计(一个用于晶振,另一个用于传感器)旨在提供最准确的温度补偿,并且噪声特别低。下载我们的DualMEMS纸或查看我们的精密TCXO小号了解更多。
 
  少花钱
 
  全硅元件的使用使MEMS晶振遵循了摩尔定律,即随着时间的推移,将更多的器件封装在更小的空间中。相对于其他机械(非硅)晶振,这种缩放比例使微加工的硅晶振具有明显的优势。除小型化外,MEMS还极大地提高了坚固性和空前的集成度。由于系统的紧凑性和内聚性,加上性能和功能优势。随着我们在机械和集成电路设计以及制造能力方面的进步,这些优势将不断升级。