Ein OCXO, das einfach und überall funktioniert

OCXOs (ofengesteuerte Oszillatoren) bieten höchste Leistung im Timing. Nur wenige Timing-Anbieter können eine Stabilität auf OCXO-Niveau erreichen, die etwa ±50 ppb (Teile pro Milliarde) oder besser beträgt. Da OCXOs eine Timing-Stabilität auf Stratum 3E*-Niveau bieten , werden sie in Kommunikationsnetzwerken mit hohem Durchsatz eingesetzt, die mit jeder neuen Generation strengere Timing-Leistungen erfordern. In Zukunft werden OCXOs für neue 5G- und IEEE 1588-Synchronisationsanwendungen von entscheidender Bedeutung sein, die geschäftskritische Dienste wie selbstfahrende Fahrzeuge unterstützen.

Wie erreichen OCXOs diese Stabilität?

Diese hochpräzisen Oszillatoren sind so konzipiert, dass sie die Frequenz auch bei Temperaturschwankungen aufrechterhalten – einer der Hauptgründe für die Verschlechterung der Stabilität –, indem sie den Resonator zusammen mit einer Temperaturkompensationsschaltung und einem Heizelement einschließen. Obwohl diese „ofenförmigen“ Geräte so konstruiert sind, dass sie die Innentemperatur konstant halten, sind herkömmliche OCXOs dennoch anfällig für Schwankungen der Umgebungstemperatur, insbesondere wenn sich die Temperatur schnell ändert.

Aus diesem Grund treffen Designer sorgfältige Entscheidungen darüber, wo sie den Oszillator auf der Platine platzieren. OCXOs werden häufig in einer Ecke platziert, entfernt von Lüftern, die einen durch den Luftstrom verursachten Thermoschock verursachen, und entfernt von der Hauptverarbeitungseinheit, die erhebliche Hitze erzeugen kann. Die Entfernung des Oszillators von dem Chip, den er taktet, ist jedoch mit Nachteilen verbunden, z. B. einer erhöhten Routing-Komplexität und potenziellen Problemen mit der Signalintegrität. Einige unserer Kunden müssen 3 bis 5 Board-Layout-Iterationen durchlaufen, um herauszufinden, wo sie das OCXO anordnen sollen.

In vielen Fällen ist der OCXO zur thermischen Isolierung mit einer speziellen mechanischen Abschirmung abgedeckt. Allerdings handelt es sich bei diesen Bezügen in der Regel nicht um Standardartikel. Sie erfordern die Suche nach einem spezialisierten Anbieter für das Design und die Herstellung der Abdeckung, zusätzlichen Platz auf der Platine und zusätzliche Herstellungsschritte zum Anbringen der Abdeckung. All dies kostet Zeit und Geld und ist dennoch nicht narrensicher.

Und trotz all dieser Schutzmaßnahmen ist das OCXO immer noch nicht vor anderen Faktoren geschützt, die die Stabilität und Leistung beeinträchtigen. Dinge wie Vibration, Feuchtigkeit, Zeit (Alterung) und elektrisches Rauschen wie Versorgungsspannung oder Lastimpedanz. Dies macht das Timing potenziell zur größten Fehlerquelle in Kommunikationssystemen. Es gab keine einfache Möglichkeit, alle Probleme und Risiken der Verwendung von OCXOs zu lindern, zumindest nicht vor der Einführung der Emerald-Plattform , der ersten MEMS-basierten OCXOs.

Eine neue superrobuste Lösung

Die Emerald-Plattform ist eine bahnbrechende Lösung für präzises Timing und bietet eine wesentlich bessere Zuverlässigkeit und Leistung unter dynamischen Bedingungen. Es basiert auf einer programmierbaren Plattform, die jede Frequenz von 1 MHz bis 220 MHz und entweder LVCMOS oder einen Clipped-Sinus-Ausgang unterstützt. Hier sind einige Merkmale im Vergleich zu herkömmlichen quarzbasierten Stratum 3E OCXOs.

• 10-mal bessere Leistung bei Luftströmung und Temperaturschock
  • ±5 ppb Frequenzstabilität über Temperatur
  • Dynamische ΔF/ΔT-Stabilität: ±50 ppt/ ° C typisch (ppt = parts per trillion)
  • Allan-Abweichung (ADEV): 2e-11 unter Luftstrom
• 20-mal bessere Vibrationsfestigkeit
  • 0,1 ppb/ g
• Keine Aktivitätseinbrüche oder Mikrosprünge
• Kleinste Größe
  • 9 x 7 mm Stellfläche, 75 % kleiner
  • 6,5 mm Höhe, 40 % dünner
  • Auch in Standard-OCXO-Footprints für den direkten Austausch von Quarz-OCXOs erhältlich
• Qualität und Zuverlässigkeit auf Halbleiterniveau
  • Beseitigt Inkonsistenzen von Charge zu Charge bei Quarz-OCXOs
  • Es ist nicht erforderlich, eingehende Chargen zu beproben und zu testen
• Unübertroffene Benutzerfreundlichkeit
  • Keine Einschränkungen bei der Leiterplattenplatzierung
  • Zur thermischen Isolierung ist keine mechanische Abschirmung erforderlich
  • On-Chip-Regler, keine Notwendigkeit für externe LDOs oder Ferritperlen
  • Beständig gegen Feuchtigkeit

Lösung langjähriger Timing-Probleme bei Quarz-OCXOs

Bisher waren Hersteller von Kommunikationsgeräten auf ein empfindliches, schwer zu bedienendes Zeitmessgerät angewiesen. Die Emerald-Plattform soll die seit langem bestehenden Probleme von Quarz-OCXOs lösen, die empfindlich auf Umgebungsbedingungen reagieren und Schutzmaßnahmen erfordern. Emerald-Produkte funktionieren einfach überall – unabhängig davon, wo sie auf der Platine platziert oder im Feld eingesetzt werden.

Kurz gesagt: Designer können jetzt nachts besser schlafen, ohne sich über die Schwierigkeiten von OCXOs Gedanken machen zu müssen. Gerätehersteller können die Designkomplexität reduzieren, die Entwicklungszeit verkürzen, den Umsatz steigern – und sich auf Stabilität verlassen, wenn sie für ihre Systeme wirklich benötigt wird.

Kommen Sie nächste Woche wieder vorbei, um unseren folgenden Blog über wichtige Telekommunikations-Timing-Parameter und den Vergleich der Emerald-Leistung mit Quarz-OCXOs zu lesen.

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*Eine Stratum 3-Uhr hat eine Freilaufstabilität von ±4,6 ppm über 20 Jahre und einen Haltebedarf von ±0,37 ppm (±370 ppb) über 24 Stunden, beides inklusive Frequenzfehler unter allen Bedingungen. Stratum 3E ist eine genauere Version von Stratum 3 mit der gleichen Freilaufstabilität von ±4,6 ppm, jedoch mit ±0,012 ppm (±12 ppb) über die 24-Stunden-Holdover-Spezifikation, 37-mal genauer als Stratum 3. Weitere Informationen finden Sie unter Wenn Sie mehr über Timing-Terminologie erfahren möchten, laden Sie unser Glossar der Oszillator-Terminologie herunter .