Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
Quarze und Oszillatoren
Quarze und Oszillatoren Kostspielige EMI-Probleme durch Spread- Spectrum-MEMS-Oszillatoren vermeiden Bild 1: Aufbau des neuen SiT9005 SSXO Industrie- und Konsumgüter müssen strenge Beschränkungen für HF-Emissionen einhalten. Das Erfüllen dieser Standards kann angesichts steigender Prozessorgeschwindigkeiten und Datenraten schnell eine kostspielige Angelegenheit werden. Die Herausforderung, EMI zu vermeiden, wird größer, je mehr die Miniaturisierung von Produkten und die Verringerung des Stromverbrauchs zunehmen. Traditionelle Techniken der EMI-Reduzierung wie z.B. Abschirmung sind teuer und unpraktisch, insbesondere wenn die Produkte kleiner werden müssen. Da mechanische Lösungen zudem noch platzaufwendig sind, ist die Verwendung der Spreizspektrummodulation (Spread Spectrum) ein interessantes Mittel zur Verringerung der EMI geworden. Entwickler können einen Spread-Spectrum-Taktgenerator-IC und einen Quarz verwenden. Diese Kombination kann in manchen Anwendungen jedoch zu sperrig und zu schwierig zu implementieren sein. Hier kommen MEMS-Oszillatoren als Alternative ins Spiel, die ultrakleinen sogenannten Spread-Spectrum-Oszillatoren (SSXOs). Solche Bausteine werden u.a. vom amerikanischen Hersteller SiTime als effektive und benutzerfreundliche Low- Power-Lösung zur Reduzierung von EMI angeboten. Der neue SiT9005 SSXO kombiniert z.B. einen MEMS-Resonator und eine innovative analoge Schaltung zu einem winzigen 2 x 1,6 mm großen DFN- Gehäuse. Dieses MEMS SSXO hat eine 95% kleinere Grundflä- Autoren: Axel Gensler Senior Product Manager bei der Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH Piyush Sevalia Executive Vice President Marketing bei SiTime www.endrich.com Bild 2a und b: Beispiel eines Multifunktionsdruckers 18 hf-praxis 4/2018
Quarze und Oszillatoren Bild 3: Spread Spectrum Bild 4: Einstellbare Anstiegs- und Abfallzeiten des Taktsignals che und 70% geringere Höhe als der kleinste quarzbasierte SSXO. Die typische Stromaufnahme beträgt 5 mA bei 1,8 V und nur 0,2 µA im Standby-Modus. Die Anlaufzeit (Start-up Time) liegt bei nur 5 ms. Die SiT9005-Oszillatoren sind für Frequenzen von 1 bis zu 141 MHz lieferbar, mit einer Stabilität über der Einsatztemperaturbreite von nur ±20ppm. Sie sind extrem robust und bieten im Vergleich zu Quarzoszillatoren eine zehnmal bessere Störfestigkeit gegen Wechselstromkopplung und eine 30 mal bessere Schock-/Vibrationsfestigkeit. Dank des Cycle-to-Cycle-Perioden-Jitters von
