使用MEMS振荡器代替晶体谐振器的 8 大理由（三）

电路

5. MEMS 振荡器对 EMI 的敏感度要低得多

电磁能在大多数系统中很常见，可以通过将晶体谐振器连接到包含振荡器电路的 IC 的暴露 PCB 走线接收。这种噪声可以耦合到振荡器电路中并传递到输出端，可能会给系统增加抖动和噪声。然而，集成振荡器在谐振器和振荡器 IC 之间没有暴露的 PCB 连接，并且将 MEMS 谐振器连接到 IC 的键合线或焊球非常短。这使得 MEMS 振荡器对 EMI 不那么敏感。如下表和图表所示，Sitime 振荡器的灵敏度比晶体谐振器低 11.3 dBm（线性标度为 134 倍）。

该测试是根据 IEC 62132-2 标准执行的，该标准将电磁能注入安装被测设备 (DUT) 的横向电磁 (TEM) 单元。

6. MEMS 振荡器对振动的敏感度要低得多

抗振性很重要，因为电子系统经常受到环境压力的影响，尤其是部署在户外的系统。风、重型车辆和火车是许多外部振动源的几个例子。此外，系统通常使用会引起振动的冷却风扇。这些振动应力会在晶体谐振器上引起频移和噪声。

一些需要非常稳定的频率的系统，例如无线基站和小基站，可能会因振动而出现系统故障和服务中断。

MEMS 振荡器具有抗振性，因为 MEMS 谐振器的质量比石英谐振器的质量低大约 1,000 到 3,000 倍。这意味着施加在 MEMS 结构上的给定加速度（例如来自冲击或振动）将导致比其石英等效物低得多的力，从而导致低得多的频移。第 5 页上的图显示，与石英振荡器相比，SiTIme MEMS 振荡器的振动灵敏度低（更好）10 倍以上。请注意，此图基于石英振荡器的测量结果，而不是无源晶体谐振器，但预计石英晶体谐振器的结果相当。

7. MEMS 振荡器可用于1 – 725MHz任何频率

石英供应基础设施有几个限制因素，可能导致提前期很长，大约为 12 到 16 周甚至更长。限制之一是陶瓷封装供应商的数量有限。另一个限制是频率选项的可用性有限。对于石英产品，除非使用可编程锁相环 (PLL)，否则每个频率都需要不同的晶体切割。因此，非标准频率的提前期可能很长。

与晶体谐振器相比，MEMS 谐振器基于标准谐振器配置。 MEMS 振荡器的输出频率是通过将 PLL 编程为不同的倍增值来生成的。这实现了具有六位数精度的非常宽的频率范围。此外，硅 MEMS 振荡器是使用标准半导体工艺和封装制造的。

由于 MEMS 振荡器供应商利用非常大的半导体行业基础设施，因此容量几乎是无限的。

MEMS 振荡器样品可以在一天内编程并提供，即使对于非标准频率也是如此。通过使用 SiTIme 的低成本 TIme Machine II 编程器和现场可编程振荡器，设计人员可以立即在他们的实验室中对振荡器进行编程，以在设备的工作范围内创建具有任何频率、任何电源电压和任何稳定性的设备。生产提前期仅为 6 至 8 周。

8. 整个产品系列的认证资格

针对最终使用（系统）条件的合格组件可能会消耗大量时间和资源。然而，使用 MEMS 振荡器可以减少认证工作。 SiTime 产品基于可编程平台，该平台允许基本产品系列中的每个设备产生广泛的频率、电源电压和稳定性。例如，如果已投入资源在特定输出频率下对 SiTime 设备进行认证，而新的电路板设计需要不同的频率，则现有的认证数据可能会扩展到具有新频率的部件。

相比之下，每个 XTAL 频率都需要不同的石英空白。如果设计需要高于 60 MHz 的频率，则通常使用基模石英以外的不同威廉希尔官方网站。三次泛音石英晶体通常用于更高的频率。这种模式会带来额外的挑战，以确保可靠的启动（即比基本模式更高的运动阻抗和不同的振荡器电路），这需要进行认证。

结论

尽管存在固有的局限性，几十年来晶体一直是电子计时的标准。 SiTime 的 MEMS 振荡器克服了这些限制，与传统石英晶体谐振器相比具有许多优势。设计人员不再需要接受与 XTAL 相关的麻烦和限制。

用 MEMS 振荡器代替 XTAL 的 8 大理由是：

Ø 振荡器“即插即用”——更容易设计，保证启动

Ø 质量和可靠性提高 30 倍——降低成本，提高稳健性

Ø 更小的封装和无/更少的盖帽——减少了 PCB 面积

Ø 驱动多个负载，取代 2 到 3 个石英晶体——降低成本、BOM 和 PCB 面积

Ø 对电磁能的敏感性降低高达 134 倍——更稳健

Ø 对振动的敏感度降低 10 倍 – 更坚固

Ø 可提供1 – 725MHz任何频率 - 非常短的交货时间

Ø 一种 MEMS 产品覆盖了很大的频率范围——减少了认证工作