Oszillatoren haben sich seit ihrer ersten Entwicklung im frühen 20. Jahrhundert erheblich verändert. Als Anfang der 2000er Jahre MEMS-basierte Oszillatoren auf den Markt kamen, beschleunigte sich das Innovationstempo dramatisch. Eine der größten Veränderungen betraf die Flexibilität und den Umfang der verfügbaren programmierbaren Timing-Funktionen sowie die daraus resultierenden Vorteile.
Was macht MEMS-Timing-Lösungen so flexibel? Wir entwickeln komplette Zeitmesssysteme auf Basis einer programmierbaren Architektur. Und da wir alle Aspekte des Timing-Systems entwickeln, haben wir ein äußerst großes und flexibles Portfolio an programmierbaren Funktionen zusammengestellt, das auf unserer Expertise in MEMS, programmierbaren Analogen und Systemen (Gehäuse, Algorithmen) basiert.
In diesem Blog, dem ersten einer Reihe über die Vorteile programmierbarer Timing-Funktionen, listen wir die wichtigsten leistungsbezogenen Vorteile auf, die sich aus der Verwendung eines programmierbaren Timing-Systems ergeben – eines, das sehr kurze Vorlaufzeiten und eine große Auswahl an Optionen bietet (viele davon sind abgebildet). in der folgenden Tabelle).
Optimierte Systemleistung
SiTime MEMS-Oszillatoren verfügen über mehrere programmierbare Funktionen, die die Systemleistung verbessern. Hier gehen wir auf einige Optionen zur Frequenzausgabe und Wellenformabstimmung ein. Beginnend mit der anpassbaren Frequenz können Entwickler die Systemleistung optimieren, indem sie die beste Ausgangsfrequenz für ihre Anwendung auswählen, die von 1 Hz bis 725 MHz und mit einer Genauigkeit von 6 Dezimalstellen programmiert werden kann . In mehreren SiTime-Familien kann die Ausgangsfrequenz auch von ±6,25 ppm auf Tausende von ppm erhöht werden, um die Integration in Regelkreise zu unterstützen.
Eine weitere Anwendung programmierbarer Oszillatoren ist die dynamische Frequenzsteuerung. Mit systemintern programmierbaren (ISP) Oszillatoren lässt sich die Computerleistung durch Übertakten steigern, indem die Frequenz leicht erhöht wird. Alternativ kann die Frequenz auch im Leerlauf oder bei geringer Auslastung gedrosselt werden, um die Systemleistung zu senken.
Einige Oszillatoren bieten eine digitale Schnittstelle zum Programmieren und Ziehen der Ausgangsfrequenz. Durch die Verwendung eines digitalen Eingangs wird die Einführung von Systemrauschen durch empfindliche analoge Steuerspannungseingänge vermieden. Mit ISP-Oszillatoren kann die Frequenz von 1 MHz bis 725 MHz programmiert und/oder auf ±3200 ppm mit 5 ppt Auflösung und ausgezeichneter Pull-Linearität hochgezogen werden. Weitere Informationen zu den Vorteilen der digitalen Steuerung finden Sie in den SiTime-Anwendungshinweisen, den programmierbaren I2C/SPI-Oszillatoren und der verbesserten Systemleistung mit digitaler Frequenzabstimmung in Präzisions-Super-TCXOs .
Programmierbare Funktionen können auch abgestrahlte Taktemissionen reduzieren, die zu elektromagnetischen Störungen (EMI) führen. FlexEdge™ ist beispielsweise eine programmierbare Funktion zur Reduzierung von EMI durch Erhöhung der Anstiegs- und Abfallzeit der Taktwellenform, wodurch die Treiberstärke verringert wird. FlexEdge dämpft effektiv die Leistung elektromagnetischer Wellen bei höheren Harmonischen und eignet sich besonders zur Abschwächung elektromagnetischer Wellen, die von der Taktspur ausgehen. Außerdem hat es keine oder nur geringe Auswirkungen auf kurzfristigen Jitter, wie z. B. Jitter von Zyklus zu Zyklus.
Spread Spectrum ist eine weitere programmierbare EMI-Reduktionstechnik, die im Portfolio von SiTime angeboten wird. Diese Methode ist besonders hilfreich bei der Abschwächung elektromagnetischer Störungen auf Systemebene und reduziert Leistungsspitzen im Frequenzbereich der Grund- und Harmonischenkomponenten des Taktsignals. Entwickler können Spread-Spectrum -Taktung und FlexEdge in Kombination verwenden, um EMI zu bekämpfen und das Rauschen um bis zu 17 dB bei der Grundfrequenz und 30 dB bei den Oberwellen zu senken.
Diese programmierbaren Geräuschreduzierungsfunktionen sind mit einer Reihe von Optionen erhältlich. Der SiT9005- Oszillator verfügt beispielsweise über acht konfigurierbare FlexEdge-Einstellungen mit Anstiegsraten von 0,25 ns bis 40 ns sowie einen weiten Spreizbereich von bis zu 4,0 % Spitze-zu-Spitze durch zwei Spreizprofiloptionen: Dreieck oder Hershey-Kuss. Diese Art der Flexibilität ist besonders in der Endphase des Entwurfs nützlich, wenn Konformitätstests bestanden werden müssen. Da MEMS-Oszillatoren in mehreren branchenüblichen Grundflächen erhältlich sind, können sie als direkter Ersatz für Quarze verwendet werden, ohne dass Änderungen am PCB-Layout, die Verwendung einer sperrigen mechanischen Abschirmung oder schlimmer noch eine Verzögerung bei der Produktveröffentlichung erforderlich sind.
Starke Kombination für präzises Timing
Die oben genannten Funktionen zur Frequenzausgabe und Wellenformoptimierung können in Verbindung mit mehreren anderen programmierbaren Funktionen verwendet werden, die sich auf die Leistung auswirken. Beispielsweise stehen für jede SiTime-Familie eine Reihe von Frequenzstabilitätsoptionen zur Verfügung. Darüber hinaus bieten viele Familien mehrere Versorgungsspannungsoptionen und Ausgabeformate. Diese programmierbaren Funktionen können innerhalb des breiten Betriebsbereichs des Geräts in beliebiger Kombination verwendet werden – und bieten eine beispiellose Flexibilität, um die genauen Spezifikations- und Leistungsanforderungen des Systems zu erfüllen.
Kommen Sie nächsten Monat wieder vorbei, um mehr über die programmierbaren Funktionen zu erfahren, die Größe und Stromverbrauch reduzieren. Und im folgenden Blog erfahren Sie, wie programmierbare Oszillatoren mit sehr kurzen Vorlaufzeiten und skalierbaren Volumina verfügbar gemacht werden. Schauen Sie sich in der Zwischenzeit unseren Teilenummerngenerator an, um alle programmierbaren Optionen zu sehen, die Hunderte Millionen Teilenummern generieren.
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Vielen Dank an Jim Holbrook, Director of Customer Engineering, für seine Beiträge zu diesem Artikel.