硅与MEMS振荡器正在加入到高度分解的振荡器商场中石英晶体与陶瓷谐振器的队伍。挑选正确的运用器材不需求水晶球,不过一些相关现实会有所协助。
提示
·陶瓷谐振器的精度为1%至0.1%,与之比较石英晶振为1ppm(百万分之一)至100ppm,硅器材为1.5ppm至100ppm。
·与陶瓷器材比较,硅与MEMS(微机电体系)振荡器更能接受冲击,并且能装入更小的封装。
·石英振荡器要花较长的起动时刻,不过一般功耗低于其它品种。
·任何一种振荡器的功耗都依赖于输出负载。
振荡器就像电子体系中的电源相同无处不在,有人以为它们的重要性等同于电源,在任何需求时序信号的东西中都能发现它们的运用,从数字手表到电视和PC。由于它们在电子设备时序中扮演重要人物,它们的失效会导致整个体系的停机。例如,查询人员经过剖析1972年加州Fremont火车撞车事端,发现原因是一块控制板上的晶振毛病。晶振储能电容取值不妥,使晶体过驱,器材跳入一种泛音振荡频率。所以,火车进站时没有减速缓行而是加快,造成了多人受伤的撞车事端。鉴于这种问题,许多工程师不再运用纯晶体作自己的振荡器。他们转而挑选市售的制品,其封装中包含了放大器、储能电容和其它元件。
悉数数字设备都需求时钟源,如硅与MEMS(微机电体系)振荡器、石英晶体或陶瓷诣振器。例如,电信与服务器的一块PCB(印制电路板)上就或许需求十几种时钟。设计者完成传统时钟源时选用的是石英晶体振荡器,但MEMS和纯硅振荡器正在这个高度分解的商场中取得立足点。别的,精度不高的振荡器也选用陶瓷材料,如锆钛酸铅。运用推进着一种技能的适用性。例如,假如你需求一个精度优于1ppb(十亿分之一)的时钟源,则有必要抛弃MEMS而运用原子振荡器材,如铷时钟或铯时钟源。这些器材有1ppt(万亿分之一)的精度。例如,GPS(全球定位体系)卫星需求这种精度来坚持与体系其它部分的同步(图1)。
在精度谱的另一端是粗陋的陶瓷谐振器。这些器材的精度丈量要用百分数,由于用十亿分之一作单位得到的数值过于巨大而难以运用。一只陶瓷谐振器的典型初始精度在0.5%至0.1%规模内,老化或温度改动所造成的的漂移或许改动这一区间。因而,廉价陶瓷谐振器的公役只要±1.1%,较高端的轿车与商务产品精度则分别为±0.25%和±0.3%。这些公役较严厉陶瓷谐振器的方针是商用USB(通用串行总线)2.0电路及轿车CAN(控制器局域网络)总线运用,工作温度为?40°C至+125°C。频率为200kHz至约1GHz的低本钱陶瓷谐振器适用于对时序要求不严厉的嵌入体系。陶瓷器材起动较快,一般体积小于石英器材。它们也更能接受冲击与振荡。供给陶瓷谐振器的制作商有Murata、Oscilent、AVX、TDK和Panasonic等。
关于运用UART(通用同步/异步收发器)的数字体系,应对其作差错预算(error-budget)剖析,以保证从谐振器频率得到的波特率契合标准要求。假如你只在代码开发期间运用UART,则可以在制作期间转而选用陶瓷谐振器,以节约本钱。
留意,有些硅振荡器要运用RC(电阻/电容)或LC(电感/电容)储能器材,而不必陶瓷或石英晶体。这些振荡器随不同的价格而有广泛的精度规模。意法半导体等公司制作的这类振荡器具有陶瓷谐振器的悉数长处,而体积更小,价格更低。该公司产品营销工程师LouisGrantham称:“硅振荡器的要点在于它比软弱晶体更强健。此外,晶体的可制作性要比IC更困难。”