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4-2022

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Quarze und Oszillatoren

Quarze und Oszillatoren Um ein perfektes Resultat zu erzielen, wird jeder Produktionsschritt überwacht Aufbau eines MEMS-basierten Oszillators oftmals in den Hintergrund, was dazu führt, dass meist in letzter Minute, frei nach dem Motto „Mit Basteln zum Erfolg“, unter Zeitdruck ein passendes Bauteil ausgewählt wird. Leider ist diese Methode nur in den seltensten Fällen tatsächlich von Erfolg gekrönt. Wenn dann beispielsweise die benötigte Frequenz nicht in der gewünschten Bauform erhältlich ist, können meist umständliche und kostenintensive Anpassungen der Schaltung notwendig werden. Ein zuverlässig funktionierender Taktgeber will gründlich und Notwendige Angaben Wünschenswerte Angaben ausreichend spezifiziert sein, damit am Ende das optimale frequenzgebende Bauteil ausgewählt und verwendet werden kann. Für die meisten eher preissensitiven Anwendungen werden die Anforderungen an die Oszillatoren im Wesentlichen durch die Bauform, die Frequenz, die Stabilität, den Stromverbrauch, das benötigte Ausgangssignal und den gewünschten Arbeitstemperaturbereich bestimmt. Schwingquarze Bauform (SMD oder bedrahtet, Abmessungen) Frequenz in kHz oder MHz Anwendungen wie beispielsweise Messgeräte, Satellitennavigation, Avionics, Telekommunikation sowie andere höchst anspruchsvolle Anwendungen haben aber noch wesentlich höhere Anforderungen an die verbauten Oszillatoren – darunter eine sehr gute Stabilität, geringstes Phasenrauschen, gegebenenfalls eine sehr geringe Vibrationsempfindlichkeit und eine lange Lebensdauer. Oszillatoren Bauform (SMD oder bedrahtet, Abmessungen) Frequenz in kHz oder MHz Arbeitstemperaturbereich in °C Arbeitstemperaturbereich in °C Frequenztoleranz bei 25 °C in ppm Frequenzstabilität über den Arbeitstemperaturbereich in ppm Lastkapazität in pF Empfehlung des IC-Herstellers/ vollständige Typen-/ Herstellerbezeichnung max. ESR in Ohm Ziehbarkeit (Pullability) in ppm/pF (über definierten Bereich in pF) Schwingungsart (Grundton/ Oberton) Frequenzstabilität über den Arbeitstemperaturbereich in ppm Ausgangssignal (HCMOS, LVPCL, LVDS etc.) Versorgungsspannung vollständige Typen-/ Herstellerbezeichnung Jitter (max./typ.) in ps Symmetrie (40/60, 45/55) Rise- & Fall-Time/Anschwingzeit in ns/µs Hierfür muss der im Oszillator verwendete Quarz über verbesserte Alterungseigenschaften verfügen, um so eine entsprechende Gesamtleistung erzielen zu können. Um dem anfänglichen Alterungseffekt entgegenzuwirken, durchlaufen alle Oszillatoren einen künstlichen Alterungsprozess, das sogenannte Pre-Aging. Ihre endgültige Stabilität erreichen die Oszillatoren dadurch erst nach einigen Tagen Betrieb. Auch für günstigere Anwendungen gelten fertige Oszillatoren inzwischen immer häufiger als bevorzugte Frequenzgeber, bieten sie dem Entwickler doch eine werksseitig optimal abgestimmte Komplettlösung. Sämtliche für eine Oszillatorschaltung benötigten Komponenten sind in einem kompakten Gehäuse vereint und optimal aufeinander abgestimmt. Die Anschwingsicherheit ist immer gewährleistet und im Vergleich zu einer Oszillatorschaltung mit Quarz und diskreten Bauteilen entfällt die aufwendige Abstimmung zur Optimierung der Schaltung. Das bedeutet für den Anwender vereinfachte und verkürzte Entwicklungszyklen und somit meist auch massive Einsparungen. Unterstützung bei der Auswahl der perfekten Lösung für Ihre Anwendung erhalten Sie bei den Experten der WDI AG. Sie begleiten die Entwicklung von Anfang an und führen den Anwender schon beim Designin zielsicher zum richtigen Produkt. ◄ 28 hf-praxis 4/2022

CPX-22_21_11_SCO_91x264 mm_2farb_new_CPX60_260.qxd 22.10.2020 1 Quarze und Oszillatoren Quarze und Oszillatoren Oszillator für kleine Gehäuse unterstützt zahlreiche Anwendungen CPX-11 ...klein, kleiner, am kleinsten Wegen des anhaltenden Mangels an Bauteilen für die Standard- Gehäusegröße 3,2 x 2,5 mm werden Frequenzprodukte mit kleineren Gehäusen zunehmend attraktiver. Daher möchte IQD, Teil der Würth Elektronik eiSos Gruppe, die Ingenieure auf einen nur 2 x 1,6 mm großen Taktoszillator aufmerksam machen: den IQXO-54x. Der IQXO-54x ist für drei Versorgungsspannungen erhältlich: 1,8, 2,5 und 3,3 V. Beim IQXO- 54x handelt es sich um einen Standard-CMOS-Oszillator in einem Miniaturgehäuse mit den Abmessungen 2 x 1,6 x 0,7 mm, der sich für unterschiedlichste Anwendungen eignet. Dazu gehören Audio- und Multimediageräte, Kommunikationsgeräte, IoT, Industriegeräte, Navigations- und Ortungsgeräte, Echtzeituhren sowie Test- und Messgeräte. Der IQXO-54x erreicht eine Stabilität von bis zu ±25 ppm über -40 bis +85 °C einschließlich Toleranz. Neben der Standardversion, die sich nahezu ideal für industrielle Anwendungen eignet, bietet IQD den Oszillator unter der Bezeichnung IQXO-54x AUTO auch als Automotive-Version an. Er ist nach AEC-Q200 und IATF- 16949 qualifiziert und verfügt über einen weiten Temperaturbereich von -40 bis +125 °C, weshalb er sich typischerweise für Automotive-Anwendungen eignet. Der IQXO-54x ist entweder direkt bei IQD oder über seine zahlreichen weltweiten Partner erhältlich. Viele Frequenzen sind ab Lager verfügbar. ■ IQD Frequency Products, Ltd. www.iqdfrequencyproducts.com www.we-online.com 26-MHz-TCXO für Notsignal- Anwendungen Der TCXO5300BT-CS-26MHz- A von Dynamic Engineers ist ein TCXO mit einer Betriebsfrequenz von 26 MHz. Er bietet einen CMOS-Ausgang mit einem Phasenrauschen von -155 dBc/Hz bei 100 kHz Offset und hat eine Frequenzstabilität von ±0,2 ppm über seinen Betriebstemperaturbereich von -40 bis +55 °C. Der Oszillator benötigt eine DC-Versorgung von 3,3 V und verbraucht einen Dauerstrom von weniger als 3,2 mA. Es ist mit einem Gehäuse mit den Maßen 5,3 x 3,2 x 1,7 mm erhältlich und eignet sich für die Anwendung für Notfeuer der Klasse 1. Weitere Produktspezifikationen: Startzeit 2 ms, Auslastungsgrad 45 bis 55%, Frequenzstabilität 0,2 ppb, Betriebstemperatur -40 bis +55 °C ■ Dynamic Engineers www.dynamicengineers.com 1.6 ±0.1 4 ➀ UNIT: mm 1.6 x 1.2 x 0.4 2.0 ±0.1 0.45 ±0.1 0.75 ±0.1 0.5 ±0.2 4 ➀ CPX-22 0.75 ±0.1 16 1.6 ±0.1 ➀ 4 C0.3 ➂ ➁ 2.0 ±0.1 01 UNIT: mm 2.0 x 1.6 x 0.45 2.5 ±0.1 01 1.2 ±0.1 0.4 ±0.05 max. 0.55 0.45 0.3 ➂ ➁ 0.8 ±0.1 0.8 ±0.1 0.9 ±0.2 0.55 0.3 0.45 0.55 0.45 ±0.1 0.55 0.5 CPX-21 Top View Recommended Solder Pattern 1.1 1.05 ➁ 0.55 4 ➀ 4 ➀ Top View 05 0.5 Recommended Solder Pattern 0.65 0.4 0.65 0.65 4 ➀ Top View 0.7 1.8 0.55 ➂ ➁ 0.65 ➂ ➁ Recommended Solder Pattern 0.85 0.5 0.85 ➂ UNIT: mm 2.5 x 2.0 x 0.45 0.75 0.3 03 0.75 ➂ ➁ 1.35 • Sonderfrequenzen verfügbar! • Muster für Entwicklung & 2nd Source Freigabe kostenfrei! • Cross-Referenzen verfügbar zu EPSON, CITIZEN, NDK, Jauch, u.a. Hersteller! 1.2 ±0.1 1.6 ±0.1 SCO-16 0.5 ±0.1 Top View 1.6 01 4 ➂ ➂ 4 C0.15 ➀ ➁ ➁ ➀ 0.5 0.5 ±0.1 Metal lid UNIT: mm 1.6 x 1.2 x 0.7 UNIT: mm 2.0 x 1.6 x 0.8 0.7 max. SCO-22 0.4 ±0.1 0.4 ±0.1 0.3 Recommended Solder Pattern 0.6 0.5 0.6 0.5 0.5 0.3 1.1 SCO-20 0.6 ±0.1 2.0 01 Top View 4 ➂ ➂ 4 C0.2 ➀ ➁ ➁ ➀ 0.7 0.6 ±0.1 Metal lid Top View 1.7 4 ➀ ➂ ➁ ➀ ➁ 2.5 01 4 ➂ 0.8 UNIT: mm 2.5 x 2.0 x 0.9 0.8 max. 2.0 ±0.1 0.9 max. 0.5 ±0.1 0.5 ±0.1 0.5 Recommended Solder Pattern 0.75 0.55 0.75 0.65 0.7 Ru dolf -Wan zl-Straße 3 + 5 D- 89340 Le ipheimim / Germany ww w.di gi ita llehrer.de di gita l@di gi tallehre r.de Tel. +49 (0) 82 21 / 70 8-0 Fax +49 (0) 82 21 / 70 8-80 0.65 0.5 0.8 Recommended Solder Pattern 1.1 1.1 0.9 0.9 1.3 1.7 1.3 1.0 1.3 hf-praxis 4/2022 29

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