10-2019

Quarze und Oszillatoren
Aufbau eines MEMS-Oszillators. Die SiT15xx-Architektur zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit im Vergleich zu
Quarzlösungen aus
Die MEMS-basierten TCXOs
SiT1552 mit weniger als 5 ppm
Frequenzänderung über der
Temperatur reduzieren die ON-Zeit
stand befindet und daraus wieder
aufgeweckt wird, wenn Daten in
einem kurzen Burst zu übertragen
sind. Der Verbindungszeitraum
ON, in dem bestimmte
Funktionsblöcke des Gerätes
aktiv sind, wird dabei so kurz
wie möglich gehalten.
Der Stromverbrauch ist proportional
zu dem Verhältnis von
ON-Zeit zu der Zeit, in der sich
das Gerät im Sleep-Zustand
befindet. Die Genauigkeit des
32-kHz-Taktes, der die Taktung
der Sleep Time steuert (SCA =
Sleep Clock Accuracy), hat einen
direkten Einfluss auf die Lebensdauer
der Batterie. [1]
Denn Ungenauigkeiten im Ruhetakt
bedeuten, dass der Empfänger
zu früh einschaltet wird und
zu lange aktiv bleiben muss, um
zu vermeiden, dass Sendepakete
vom Sender oder Master verloren
gehen. Der Effekt ist, dass
sich gegenüber herkömmlichen
Lösungen die Batterielebensdauer
verdoppeln kann.
„Die niedrigeren Frequenzoptionen
der SiT15xx-Familie
ermöglichen völlig neue Architekturmöglichkeiten
in batteriebetriebenen
Anwendungen, bei
denen der Referenztakt stetig
läuft.“ [1]
Mehr Energieeffizienz
durch abregelbare
Frequenz
MEMS-Oszillator-Bausteine
werden mit hohen bis extrem
niedrigen Frequenzen geliefert.
Etwa die SiTime SiT8103/
SiT9102 MEMS Oszillatoren
bedienen einen Frequenzbeeich
von 1...110/1...220 MHz.
Damit ermöglichen sie allerdings
Applikationen einschließlich
Highspeed-Serial-Protokollen.
Für das IoT und Wearables
geeignete MEMS-Oszillatoren
kommen hingegen mit Frequenzen
von 32,768 kHz bis
zu 1 Hz. Die Frequenzabsenkung
wird durch eine erweiterte
Funktion möglich. HF-Techniker
wissen, dass allgemein eine
Reduzierung der Frequenz mit
einer Reduzierung des Stromverbrauchs
einhergeht. Das ist bei
den MEMS-Oszillator-Anwendungen
nicht anders.
In den Bereich der programmierbaren
Funktionen fallen auch
stromsparende programmierbare
Ausgangstreiber. Weiter
kann der Ausgangstreiber verschiedene
Gleichtaktspannungen
liefern und den MEMS-Baustein
so optimal an die externen Lastbedingungen
anpassen.
FS
“MEMS oscillators are produced
in semiconductor factories,
as this ensures a constant high
quality of the components. At
our headquarters in Germany,
the MEMS oscillators are configured
to your specifications
and can be shipped within 48
hours. Thanks to the rapid availability
of products, it is possible
to make last-minute changes to
design-in.” [2]
Quellen:
[1] Axel Gensler: MEMS-Oszillatoren
für IoT- und Wearable-
Applikationen, Vogel, Internet
[2] Jauch-Datenblatt „MEMS
Oscillators“
MEMS – Micro-Electro-Mechanical
Systems
MEMS sind winzige Bauelemente,
die Logikelemente
und mikromechanische Strukturen
in einem Chip vereinen.
Sie können mechanische und
elektrische Informationen verarbeiten.
MEMS-Oszillatoren
nutzen als frequenzbestimmendes
Element einen Resonator
aus Polysilizium. Die
sehr geringe Masse (1/3000
von Quarzresonatoren) und
das strukturelle Design
machen sie extrem unempfindlich
gegen Vibration und
Schock.
Die MEMS-TCXOs Jauch·JSO TR 32.768 kHz kommen im ultrakleinen CSP-
Gehäuse (1,5 x 0,8 mm) und verbrauchen typisch 1,2 µA an 1,8 V
hf-praxis 10/2019 23