Еще один вариант генерации частоты: новый генератор MEMS от SiTime
Осцилляторы MEMS, такие как SiT2024B, могут быть вашим лучшим вариантом для приложений с высокой производительностью или жесткой средой.
Существует несколько общих способов генерации периодического сигнала. У меня есть еще одна статья о выборе между различными типами осцилляторов в контексте проектов микроконтроллеров, и она дает хороший общий обзор стандартных параметров. Один тип генератора, который не упоминается в этой статье, является генератором MEMS.
Как вы, наверное, знаете, технология MEMS может использоваться для создания множества интересных устройств, в том числе акселерометров, гироскопов, микрофонов и переключателей. Оказывается, его также можно использовать для колебаний.
Осцилляция à la MEMS
MEMS-устройства объединяют в себе крошечный механический элемент с схемой обработки сигналов. В случае осциллятора у нас есть резонатор MEMS и схема, которая выполняет различные сложные вещи следующим образом:
Диаграмма предоставлена SiTime
Одна из этих сложных вещей связана с схемой возбуждения и поддерживающей схемой. Резонанс MEMS смутно напоминает камертон, так что давайте работать с этой аналогией:
Схема возбуждения («зарядный насос» на диаграмме) эквивалентна детонации камертона на вашей музыкальной стойке. Физическое воздействие заставляет вилку петь свою монотонную песню, а также электростатическое возбуждение в генераторе приводит к тому, что резонатор начинает вибрировать. Пока все хорошо, но мы все знаем, что делает вилка настройки после того, как вы ее постучите - громкость постепенно уменьшается. Это прекрасно, если все, что вам нужно, - это начальная нота для любой азартной игры Mozart, которую вы собираетесь выполнить, но это проблема в контексте осцилляторов, которые, как ожидается, будут последовательно работать много лет подряд.
Таким образом, нам нужна схема поддержания, которая (как следует из названия) поддерживает колебательное поведение. Это похоже на то, что вы разработали механическое устройство, которое будет тщательно ударять по вилочной вилке, чтобы полностью поддерживать вибрационное действие. Я не претендую на то, чтобы узнать подробности о том, как работает эта осциллятор MEMS, и я понимаю, что аналог тюнинговой вилки ограничен. Суть в том, что заряд-насос и поддерживающие схемы работают вместе, чтобы превратить резонатор MEMS в стабильный, устойчивый источник электрических колебаний.
температура
Температура влияет на все, включая все компоненты электронной схемы. К счастью, мы часто можем игнорировать температуру, просто потому, что ее влияние незначительно, когда устройство всегда работает при комнатной температуре или вблизи нее.
Однако колебания температуры могут быть особенно проблематичными для осцилляторов. Нередко приложение требует довольно высокой точности и / или стабильности относительно определенной частоты часов или сигналов, и это нелегко получить, когда схема будет подвергаться нетривиальным изменениям температуры.
Стандартным решением этой проблемы является компенсация частоты. Радиочастотные системы часто полагаются на генератор с компенсацией температуры (TCXO), и этот же метод может быть применен к технологии MEMS:
Диаграмма предоставлена SiTime
Это архитектура, используемая в очень высокоточных генераторах SiTime. В устройство встроен температурный датчик, а затем дополнительная схема обработки автоматически регулирует выходную частоту, чтобы компенсировать колебания колебаний, вызванные колебаниями температуры.
Выгоды
Осциллятор SiT2024B описан как «сверхпрочный», предлагающий «самый широкий диапазон частот, самую тугоустойчивую стабильность и лучшую надежность». Он совместим с AEC-Q100 и доступен с частотами от 1 МГц до 110 МГц.
Отклонение от номинальной частоты от температуры для 20 устройств SiT2024B. Участок, взятый из таблицы данных
И я не думаю, что в реализации есть что-то сложное: дайте ей мощность и землю, а после задержки на запуск 10 мс (макс.) У вас есть типичный тактовый сигнал логического уровня на выходном выводе.
Диаграмма взята из таблицы данных
Дело в том, что SiTime утверждает, что осцилляторы MEMS (или, по крайней мере, их генераторы MEMS) превосходят кварцевые устройства до такой степени, что это почти комично. Я честно не сомневаюсь в их утверждениях или их характеристиках; мой опыт в этом вопросе чрезвычайно ограничен, тогда как они фактически разрабатывают и производят эти компоненты. Надежность, старение, восприимчивость к электромагнитным помехам, механическая прочность.,, список превосходства «MEMS» довольно длинный. Мой личный фаворит - восприимчивость к электромагнитным помехам. Генераторы MEMS SiTime «в 54 раза более безопасны» для EMI, чем кварцевые устройства. Пятьдесят четыре!
Если вам интересно узнать больше об улучшениях производительности, предлагаемых осцилляторами MEMS, хорошим местом для начала является раздел «Дополнительная информация» в Siat2024B.
У вас есть опыт работы с осцилляторами MEMS »// www.sitime.com/technology/mems-oscillators" target = "_ blank"> SiTime.