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溫度梯度如何影響可編程TCXO振蕩器的穩定性
溫度梯度如何影響可編程TCXO振蕩器的穩定性
SiTime產品營銷高級經理Gary Giust消除了對已建立的電信和網絡應用以及新興技術(如5G網絡)選擇OCXO振蕩器的一些誤解,并討論了溫度梯度如何影響精密振蕩器的穩定性.加里·吉斯特(GaryGiust):傳統觀點可能會建議設計人員根據其橫幅數據表規格在整個溫度范圍內的頻率穩定性,為其選擇OCXO.但是,這種溫度穩定性指標通常可以代替整體穩定性.在某些應用中,這可能會產生誤導,因為當放置在動態變化的環境中時,它無法捕獲振蕩器的穩定性.
EP:設計人員對熱梯度敏感的設計時應仔細研究哪些規格?
Giust:精密振蕩器的頻率與溫度的斜率,也稱為dF/dT,是對熱梯度敏感的設計的關鍵考慮因素.例如,5G無線電中的電子設備會經受各種各樣的動態熱條件,但要依靠對流冷卻.實際上,由于許多原因,可能會導致無線電機柜內部出現明顯的溫度梯度,包括突然的陣雨,陣風鋒線,陣風以及雷暴坍塌帶來的熱爆發,這些因素在幾分鐘之內都會改變數十度甚至更高的環境溫度.重要的是要注意,溫度變化也可能由內部變化引起.例如,處理數據突發可能會使環境溫度升高幾度,并影響附近的振蕩器.
在此類應用中,基于MEMS的TCXO可以提供比石英晶體振蕩器更高的穩定性.例如,SiTime的基于MEMS的Elite Super-TCXO的dF/dT性能在很大程度上與設備上的氣流是否靜止還是微風無關.相比之下,石英TCXO在靜止空氣中表現更好(不是在實際應用中),并且在微風條件下會顯著降解.
Elite SiT5356 MEMS Super-TCXO的dF/dT性能在整個工作溫度范圍內保持相當穩定.在較大的溫度上升速率(例如5℃/min)下,Elite TCXO的dF/dT性能也保持不變,而對于石英設備,它們的性能會下降.TCXO dF/dT性能的這一水平與入門級OCXO的水平相當(表1).
EP:dF/dT性能如何轉化為5G網絡更好的性能?
Giust:dF/dT性能是在IEEE1588網絡中提供時間同步的重要因素,其中較低的dF/dT轉換為更準確的時間戳.5G網絡和其他高可靠性應用程序(例如金融交易系統和智能電網)依靠振蕩器的穩定性來提供可實現實時服務的準確時間戳.
實時5G應用程序依靠IEEE1588以最小的數據包延遲變化(PDV)在數據包網絡上實現時間同步.這是理想的,因為PDV將噪聲添加到時間值中并降低了實時服務的用戶體驗.選擇具有較低dF/dT的振蕩器可使設計人員減少IEEE1588伺服環路帶寬,從而過濾更多的PDV,并為實時服務的推廣提供更準確的時間戳.
EP:與高穩定性能相關的成本如何?
Giust:這種穩定性水平還可以在整個設計中節省成本.Elite MEMS TCXO的成本低于入門級OCXO.集成設備所占的面積也比OCXO小得多,這對于空間有限的設計至關重要.EliteTCXO還集成了電壓調節器,從而無需外部調節器.
除了節省電路板空間外,Elite TCXO晶振還提供了靈活性.與必須隔離的OCXO不同,EliteTCXO可以不受限制地放置在板上的任何位置.例如,可以將它們放置在循環打開/關閉的風扇旁邊,或緊挨著需要大量電流的大型ASIC旁邊,并且無需用金屬或塑料蓋覆蓋,從而將整體高度降至最低.
與入門級OCXO相比,它還具有操作優勢.與典型的OCXO(最高工作溫度為85℃和50MHz)相比,Elite MEMS Super-TCXO的最高工作溫度為105℃,支持的頻率最高為220MHz.Elite MEMS Super-TCXO也更加可靠.這些高質量的TCXO通過基于硅的[MEMS]諧振器實現了100％的硅供應鏈.此外,它們不易受到石英設備定時異常的影響,包括頻率跳躍和活動性下降.
SiTime專有的Dual MEMS技術和Turbo Compensation溫度感應方案可實現Elite SiT5356 MEMS Super-TCXO的性能.TCXO還利用了SiTime晶振獨特的架構,即在單個芯片中共同制造的兩個硅MEMS諧振器(Dual MEMS技術)以及具有Turbo Compensation技術的混合信號CMOSIC.這樣可在整個溫度范圍內實現出色的頻率穩定性,并具有對動態熱干擾的魯棒性(如短片所示).
EP:如果溫度梯度對精密溫補晶振的穩定性有很大影響,您是否發現設計人員正在仔細研究dF/dT性能?Giust:這些考慮應由受熱梯度影響的系統的任何設計人員牢記,例如電信和網絡設備.為了獲得卓越的性能,選擇精密振蕩器應該考慮dF/dT性能,而不是簡單地考慮傳統的溫度穩定性指標.
溫度梯度如何影響可編程TCXO振蕩器的穩定性
