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TCXO Oscillator的Elite时钟平台工作原理

来源:http://www.konuaer.com 作者:康华尔电子 2019年07月30
Elite是什么?
       Elite是一个专为精准TCXO、VCXO与低抖动振荡器器件建造的创新MEMS时钟平台.该平台充分利用了SITIME晶振公司的具有Turbo Compensation™功能的独特Dual MEMS™架构.基于Elite的精准Super-TCXO和振荡器,面向高性能应用,如电信和网络设备中解决存在很久的计时问题.即使是在环境压力下,Elite产品也能提供最稳定的时钟.借助SiTime公司的Elite平台,电信和网络设备可以在现实工作条件下提供其最高的性能,最佳的可靠性和最高质量的服务.
Elite如何工作?
       Elite平台结合了世界上最精确的温度传感器,具有专门的温度补偿方案和低噪声频率合成器来提供卓越的动态稳定性、超低抖动、宽带率范围和可程序设计性能.
SIWB1.jpg
Elite平台的三个关键要素包括:
       1.稳健、可靠、成熟的Temp FlatMEMS™能够消除活动骤降,其抗振动性能优于石英晶体振荡器30倍.
       2.达到100%热耦合的Dual MEMS温度感应功能,温度跟踪性能提升40倍,确保在气流和温度急剧变化的情况下器件能够发挥最佳性能.
       3.具备片上稳压器的高度集成混合信号电路,一个TDC(温度数字转换器)与提供5倍更好的抗电源噪声性能和30uK的温度分辨率(是石英温度分辨性能的10倍),并且支持低噪声0.23ps抖动的1至700MHz之间任意频率的PLL.
哪些市场会从Elite产品中受益?
       Elite产品理想适用于网络、服务器、存储和电信(NSST)设备使用.Elite晶振产品也非常适合用于其他高可靠性的应用,如测试用仪器仪表、智能电网、汽车ADAS的高精度GNSS/GPS定位、航空电子设备、测绘及精确农业.
Elite的市场有多大?
       Elite平台针对NSST应用.所有频率控制产品,如谐振器(X、XTAL)和振荡器(XO、VCXO、TCXO、OCXO、特种振荡器),即在NSST采用器件的有效市场总额(TAM),超过15亿美元.
随着Elite平台的推出,将发布哪些产品?
       Elite平台发布的四个产品系列包括:
       精准Super-TCXO是专为无线、有线和时间同步的应用设计的器件;
       至220MHz,±0.1ppm至±2.5ppm稳定性,+105℃;适用于GNSS、工业和汽车应用的Super-TCXO.1至220MHz,±0.5ppm至±2.5ppm稳定性,+105℃;
       用于10G/40G/100G应用的超低抖动差分晶振.10至700MHz,0.1ps抖动的以太网,+95℃;
       用于RF无线电、视频广播、无线中继器、和其他工业应用的高温,高可靠性的差分VCXO.10至700MHz,0.1ppb/g抗振性,+105C,宽广的拉动范围±25ppm至±3600ppm.
基于Elite产品的关键差异化因素是什么?
      每个Elite系列都为其目标应用提供了独到的差异化因素.

Elite产品 差异化因素
精准
Super-TCXOs
-40至+105C,同时保持±100ppb频率稳定度,所有TCXO中最宽的工作温度范围
高速温升率10C/分下,1至5ppb/C频率斜率(ΔF/ΔT)
10秒平均时间内艾伦偏差(ADEV)为3E-11,优于石英TCXO性能10倍
无活动骤降或微跳跃
0.2PS/MV电源噪声抑制(PSNR),淘汰了专用系统LDO
1至220MHz之间的任意频率
可选I2C频率调谐,淘汰了外部DAC
Super-TCXOs -40至+105C,同时保持±0.5ppm频率稳定度
无活动骤降或微型跳跃
0.1ppb/g的抗振动能力
1至220MHz之间的任意频率
差分振荡器 0.23ps抖动(12kHz至20MHz)3.0x2.5mm最小封装以太网屏蔽0.1ps
0.02ps/mv电源噪声抑制(PSNR)
10至700MHz之间的任意频率
在-40至+95C间达到±10ppm的频率稳定性,提供更好的系统可靠性
VCXO 0.1ppb/g的抗振性
可达+105C,具备优良的相位噪声性能
关阔的拉动范围,从±25ppm至±3600ppm
在所有环境情况下,0.1%频率调谐线性度具有50倍的优势
10至700MHz之间的任意频率
Elite产品与SiTime公司现有的产品组合如何定位?
       最初发布的Elite产品面向NSST(网络、服务器、存储、电信),汽车及高精度GNSS和测试仪器应用中的MEMS时钟.精度值为±0.1ppm的Super-TCXO温补晶振将MEMS精准振荡器的应用领域扩大,面向系统级性能文件要求高的动态性能与Stratum-3合规应用,如小基站、IEEE1588、以太网同步和光传输.精度值为±0.5ppm的Super-TCXO能够胜任工业和汽车GNSS系统的动态稳定可靠性和性能要求.即使是常见环境压力情况下,这些产品能够使定位更加准确,卫星信号捕获更迅速.
       Elite超低抖动差分振荡器是对我们现有差分产品的一种补充,其目标客户为那些面向0.1到0.3ps抖动的高速数据通信用户.耐高温,高可靠性的EliteVCXO目标应用包括:无线中继器、CMTS(电缆调制解调器终端系统)和广播系统,而SiTime公司现有的VCXO主要针对于音讯和工业应用.
哪些应用会从Elite产品中受益?
       出色的动态性能和整体环境稳健性使Elite的Super-TCXO和有源晶振理想适用于网络、服务器、存储和电信(NSST)高可靠性的应用.这些应用的实例包括:
       1.受急剧温度变化影响的户外设备
       2.采用风扇散热,并面临不可预知的气流波动的系统
       3.受强烈振动影响的杆式安装或路旁系统
       4.因电路板弯曲和弯折影响容易发生丢包的数据中心和总部办公室(CO)
       5.使用具有三分之一功耗,二分之一尺寸的和更大可靠性的OCXO晶振取代IEEE1588系统的情况,Elite的产品同时也非常适合如基于GNNS-ADAS以及建筑和农业系统高精度定位的关键任务应用.
Elite平台和产品取得了哪些行业第一?
       以下是Elite产品率先实现的目标.
       105°C运行温度下,10C/min温度变化时±0.1ppm的稳定性,OCXO级别的频率温度斜率(ΔF/ΔT),±1至±5ppb,使EliteSuper-TCXO晶振在IEEE1588应用中能够取代OCXO.在气流和温度扰动的情况下,能够保持同水平的ADEV和漂移规格(TDEV和MTIE)分辨率为0.1ppb的I2C接口和数字频率调谐,提高了调整精度,并减少了对外部组件的需求(无需外部DAC).
       消除对专用LDO的需求(Elite振荡器可以共享电路板上的任何开关电源,降低成本和简化设计),彻底消除可能会导致掉线或链路损耗的任何活动骤降和/或微跳,保持±0.1ppm的稳定性的同时,能够输出1MHz至220MHz之间的任何频率,SOIC-8引线封装,提供更优秀的抗冲击和抗振动性能,最好的焊点可靠性,可以实现低成本的的视觉和/或光学检查,0.23ps的抖动与在最小3.2x2.5mm封装下的LVPECL、LVDS或HCLS输出,可作为小尺寸应用如SFP模块高频,低抖动时钟参考.

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