Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 3 Jahren

5-2020

  • Text
  • Technik
  • Verstaerker
  • Komponenten
  • Technik
  • Radio
  • Filter
  • Oszillatoren
  • Quarze
  • Emv
  • Messtechnik
  • Bauelemente
  • Software
  • Simulation
  • Wireless
  • Frequency
  • Module
  • Antennen
  • Antenne
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Quarze und Oszillatoren

Quarze und Oszillatoren Oszillatoren mit programmierbaren Funktionen, Teil 1 Optimale Leistung durch programmierbares Timing Die Oszillatoren haben sich seit ihrer Entwicklung Anfang des 20. Jahrhunderts erheblich verändert. Grundsätzlich neu sind MEMS-Oszillatoren. von Robin Ash Co.-Autor und Übersetzer Dipl.-Ing. (FH) Axel Gensler Senior Product Manager im Bereich Radio Frequency & Components bei Endrich Als MEMS-basierte Oszillatoren in den frühen 2000er Jahren auf den Markt kamen, beschleunigte sich das Innovationstempo dramatisch. Eine der größten Veränderungen betraf die Flexibilität und den Umfang der verfügbaren programmierbaren Takt funktionen sowie die daraus resultierenden Vorteile. Was macht MEMS- Timing-Lösungen so flexibel? SiTime entwickelt komplette Taktsysteme auf Basis einer programmierbaren Architektur. Und da SiTime alle Bestandteile der Taktgeber selbst entwickelt (Resonator, PLL), konnte ein äußerst umfangreiches und flexibles Portfolio programmierbarer Funktionen zusammengestellt werden, die auf der Expertise in den Bereichen MEMS, programmierbares Analog und Systeme (Packaging, Algorithmen) beruhen. Hier nun werden die wichtigsten leistungsbezogenen Vorteile aufgeführt, die Danke an Jim Holbrook, Director of Customer Engineering bei SiTime, für seine hilfreiche Unterstützung CelsiStrip ® Thermoetikette registriert Maximalwerte durch Dauerschwärzung. Bereich von +40 ... +260°C GRATIS Musterset von celsi@spirig.com Kostenloser Versand ab Bestellwert EUR 200 (verzollt, exkl. MwSt) www.celsi.com www.spirig.com 38 hf-praxis 5/2020

Quarze und Oszillatoren sich aus der Verwendung eines programmierbaren Taktgebers ergeben – eines Systems mit sehr kurzen Vorlaufzeiten und einer Vielzahl von Optionen (von denen viele in der großen Tabelle genannt werden). Optimierte Systemleistung SiTime-MEMS-Oszillatoren verfügen über mehrere programmierbare Funktionen, die die Systemleistung verbessern. Hier gehen wir auf einige der Optionen für die Frequenzausgabe und die Wellenformabstimmung ein. Ausgehend von der anpassbaren Frequenz können Entwickler die Systemleistung optimieren, indem sie die beste Ausgangsfrequenz für ihre Anwendung auswählen, die von 1 Hz bis 725 MHz und mit einer Genauigkeit von bis zu sechs Dezimalstellen programmiert werden kann. In mehreren SiTime-Familien kann die Ausgangsfrequenz auch von ±6,25 ppm bis auf tausende ppm angehoben werden (VCXO, spannungsgesteuerte Oszillatoren) , um die Integration in Regelkreise zu unterstützen. Eine andere Anwendung programmierbarer Oszillatoren ist die dynamische Frequenzsteuerung. Systemintern programmierbare Oszillatoren (ISP) können verwendet werden, um die Computer-Leistung durch Übertakten durch leichtes Erhöhen der Frequenz zu steigern. Umgekehrt kann die Frequenz gedrosselt werden, um die Systemleistung im Leerlauf oder bei niedriger Last zu verringern. Einige Oszillatoren bieten eine digitale Schnittstelle zum Programmieren und Abrufen der Ausgangsfrequenz. Durch die Verwendung eines digitalen Eingangs wird die Einführung von Systemrauschen durch empfindliche analoge Steuerspannungseingänge vermieden. Mit ISP- Oszillatoren kann die Frequenz von 1 bis 725 MHz programmiert und/oder mit einer Auflösung von 5 ppt und einer hervorragenden Pull-Linearität auf ±3200 ppm angehoben werden. Weitere Informationen zu den Vorteilen der digitalen Steuerung finden Sie in den SiTime Application Notes zu dem Thema I 2 C/ SPI Programmable Oscillators und Improved System Performance with Digital Frequency Tuning in Precision Super- TCXOs. Programmierbare Funktionen können auch die ausgestrahlten Taktemissionen reduzieren, die zu elektromagnetischen Interferenzen (EMI) führen. Zum Beispiel ist FlexEdge eine programmierbare Funktion zum Reduzieren von EMI durch Erhöhen der Anstiegs- und Abfallzeit der Taktwellenform, wodurch die „Drive Strength“ verringert wird. FlexEdge dämpft effektiv die Leistung der elektromagnetischen Wellen bei höheren Harmonischen und ist besonders effektiv, um EM-Emissionen aus dem Clock-Trace zu mindern. Außerdem hat es keine oder nur geringe Auswirkungen auf kurzfristigen Jitter wie zyklischen Jitter. Spread Spectrum ist eine weitere programmierbare Technik zur EMI-Reduzierung, die im SiTime-Portfolio angeboten wird. Diese Methode ist besonders hilfreich, um EM auf Systemebene zu verringern und Leistungsspitzen im Frequenzbereich der Grund- und Oberwellenkomponenten des Taktsignals zu reduzieren. Entwickler können sowohl Spread-Spectrum- Clocking als auch FlexEdge in Kombination verwenden, um EMI zu bekämpfen und das Rauschen bei der Grundfrequenz um bis zu 17 dB und bei den Oberwellen um 30 dB zu senken. Diese programmierbaren Funktionen zur Reduzieren der Rauschens sind mit einer Reihe von Optionen ausgestattet. Der SiT9005-Oszillator verfügt zum Beispiel über acht konfigurierbare FlexEdge-Einstellungen mit Anstiegsraten von 0,25 ns bis 40 ns sowie einen in weiten Grenzen programmierbaren Spreizfaktor von bis zu 4 % von Spitze zu Spitze und zwei Spreizprofiloptionen: Dreieck oder Hershey-Kuss. Diese Art der Flexibilität ist besonders in der Endphase des Designs nützlich, wenn Konformitätstests bestanden werden müssen. Da MEMS-Oszillatoren über mehrere Industriestandard- Bauformen verfügen, können sie als Ersatz für Quarzoszillatoren verwendet werden, ohne dass sich das Layout der Leiterplatte ändert, dass eine sperrige mechanische Abschirmung verwendet wird oder dass sich die Produktfreigabe verzögert. Starke Kombination Die oben genannten Funktionen zur Frequenzausgabe und Wellenformabstimmung können in Verbindung mit mehreren anderen programmierbaren Funktionen verwendet werden, die sich auf die Leistung auswirken. Beispielsweise gibt es für jede SiTime-Familie eine Reihe von Frequenzstabilitätsoptionen. Außerdem bieten viele Familien mehrere Versorgungsspannungsoptionen und Ausgaben-Signal- Optionen an. Diese programmierbaren Funktionen können in einer beliebigen Kombination innerhalb des breiten Betriebsbereichs der Bauelemente verwendet werden und bieten eine beispiellose Flexibilität, um die genauen Spezifikations- und Leistungsanforderungen des Systems zu erfüllen. Im nächsten Teil können Sie mehr über die programmierbaren Funktionen zu erfahren, mit denen sich Größe und Stromverbrauch reduzieren lassen. Und Sie erfahren, wie programmierbare Oszillatoren mit sehr kurzen Vorlaufzeiten und skalierbaren Volumina verfügbar gemacht werden. ◄ hf-praxis 5/2020 39

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel