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如何分辨Oscillator和MEMS振荡器,两者之间又有什么联系
如何分辨Oscillator和MEMS振荡器,两者之间又有什么联系
在整个时序市场中Oscillator是比较常见的产品,并且如今电子应用市场中石英振荡器的需求量也在逐渐增加,比如通信行业对温补晶振的需求等;MEMS振荡器就比较少见了,时至今日,仅仅只有少数公司在生产这种基于MEMS的振荡器;石英振荡器和MEMS之间的区别和联系又是什么呢?
接下来看看这两者的结构和特点;其中晶体振荡器使用石英晶体基准和简单的振荡器电路.MEMS振荡器使用硅谐振器作为振荡源,并需要PLL电路来校正频率,以达到制造公差和温度系数.如下图所示,晶体振荡器是简单构建的高质量时钟.相反,MEMS振荡器具有由MEMS谐振器,分数nPLL和温度补偿网络组成的复杂结构.他们还需要进行制造校准才能正确运行.
在功耗方面;基于石英的振荡器具有低得多的功耗,因为它们具有基波或谐波振荡以及简单的电路结构的优势.相比之下,基于MEMS的振荡器会消耗更多的功率,因为它们具有更多的电路.PLL和LCVCO会增加总功耗.结果,MEMS振荡器消耗的电流为6.09mA,而标准石英振荡器的消耗电流为3.16mA,这是MEMS所需的电流的两倍,以达到与石英振荡器相当的抖动和相位噪声水平.
起振特性方面;比较振荡器上电时的稳定性,石英振荡器在上电后几乎达到1ppm的精度.尽管MEMS振荡器难以达到2ppm的精度.启动后,石英振荡器是稳定的,但是正如您所看到的,由于PLL和LVCO试图稳定,因此MEMS振荡器呈现出震颤.
相位噪声及抖动方面;一种带有基于MEMS的谐振器,另一种带有基于石英的谐振器.当测量MEMS振荡器在12kHz至20MHz范围内的抖动时,得到的抖动为1.5pSrms.当在12kHz至20MHz的SONET带宽上测试石英晶体振荡器时,我们获得0.18pSrms的抖动.
MEMS振荡器具有较高的相位噪声以实现低失调,因为与石英相比,硅谐振器的”Q”或品质因数较差.在10Hz时,石英振荡器的相位噪声比MEMS振荡器好36dB.低失调的相位噪声对于无线通信至关重要,并可能导致光通信中的某些错误.MEMS振荡器在高失调(12kHz至20MHz)时也具有较高的相位噪声,因为它们在PLL电路中使用了低QLC振荡器.
在频率稳定性方面;每个振荡器的频率稳定性测量结果如图6所示.这些结果在3.3V和25°C的温度下测量50秒.MEMS的频率跃变约为±600ppb,远远超过大多数无线标准.石英振荡器几乎没有运动,而且稳定得多.如下图所示:
如此看来,石英振荡器与MEMS振荡器之间的确没有什么联系,只是通过上述描述来看,不管是在功耗还是在相位噪声及抖动了起振特性等方面,石英有源晶振的性能都比MEMS振荡器的性能要强上好几倍,所以当下时序市场中石英振荡器依旧是主流.
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