使用MEMS振荡器代替晶体谐振器的 8 大理由（一）

2021-11-26 18:06:17

每个电子系统都需要一个定时装置。晶体(XTAL)谐振器通常是首选解决方案。然而，与XTAL相比，将谐振器和振荡器集成电路配对成一个完整的振荡器并集成定时装置具有许多优势。MEMS时序技术进一步扩展了这些优势。系统设计人员不再需要解决XTAL的局限性，也不需要接受使用晶体进行设计的麻烦和风险。

SiTIme将很快在有源器件中包括MEMS器件和支持IC。如图展示的结构是一个可实现、可实现、灵活的产品。这些产品被设计到系统中。

1.即插即用振荡器简化了系统设计

从表面上看，使用应时晶体设计振荡器似乎很简单，尤其是考虑到这项技术的成熟。然而，当晶体与振荡器电路匹配时，需要考虑许多设计参数。这些参数包括晶体运动阻抗、谐振模式、驱动电平和振荡器的负电阻，这是振荡器增益的量度。此外，还必须考虑并联谐振模式晶体的负载电容，其中应考虑振荡器电路中可能包含的PCB寄生电容和片内集成电容。

必须仔细考虑所有这些参数，以确保电路的可靠启动和运行。由于振荡器电路需要谐振器与振荡器电路紧密配合，晶体供应商无法保证晶体的启动。相比之下，振荡器是一个完全集成的解决方案。振荡器制造商将石英谐振器与振荡器电路相匹配，从而减轻了电路板设计者的负担。因为消除了匹配误差，所以SiTIme保证了振荡器的启动。简而言之，振荡器是一种即插即用的解决方案，可以大大简化系统设计。

微机电系统振荡器消除了设计问题。

晶体的运动阻抗和振荡器的负电阻

振荡器电路必须具有足够的增益和相移，以满足振荡的巴克豪森准则。尤其是晶体的移动阻抗(ESR)和振荡器的负电阻(相当于增益)非常重要。如果振荡器的增益不足以克服石英谐振器的运动阻抗，电路可能无法启动。这些问题可以通过使用振荡器来消除。

晶体谐振模式、频率调谐电容和片内振荡器电容

应时晶体可以以串联或并联谐振模式谐振，但通常这两种模式中只有一种被校准。如果它们针对并联谐振进行校准，则需要通常指定的特定负载电容。但是，如果没有使用合适的电容，频率误差可能会超过数据手册的规格。振荡器可能具有集成芯片电容，也可能不具有集成芯片电容，必须将集成芯片电容与印刷电路板连接、焊线和振荡器集成电路引线框的寄生电容一起考虑在内，以确保最佳的频率精度。

相比之下，微机电系统振荡器将谐振器和振荡器/锁相环集成到一个封装中，不需要外部电容来调谐谐振频率。

晶体振荡器驱动电平

必须小心确保振荡器电路不会过驱晶体谐振器。过驱动谐振器会导致晶体谐振器加速老化，在极端情况下，会损坏晶体。相比之下，微机电系统谐振器不会老化。