A kristályok, oszcillátorok és időzítő termékek globális piaca rendkívül széttöredezett, és mintegy hatmilliárd USA-dollárt tesz ki. Számos beszállító és sokféle megoldás létezik. Ez a jelentés tájékoztatást nyújt az olcsó trendtermékekről, és útmutatóként szolgálhat az új fejlesztésekhez.
Az intelligens órajelek piaca három alszegmensre oszlik: kb. 1/3-át a kristályok piaca, kb. 1/3-át az oszcillátorok piaca (órajel-oszcillátorok) és kb. 1/3-át az időzítési piac (pl. 32,768 kHz, TCxO-k, OCxO-k, differenciál) foglalja magában. A Petermann-Technik (helyes írásmód: PETERMANN-TECHNIK) már több mint 20 éve a frekvenciameghatározó alkatrészek magasan specializált partnereként tevékenykedik a piacon, és széles és mély termékportfólióján túlmenően átfogó design-in szolgáltatást kínál azzal a céllal, hogy az ügyfélnek mindent egy kézből kínáljon, és nagyon gyors piacra jutást tegyen lehetővé.
[caption id="attachment_315" align="alignright" width="300"]
Kép 1: A Petermann-Technik a "frekvenciaszabályozó termékek" átfogó választékát kínálja mérnöki és logisztikai szolgáltatásokkal együtt[/caption].
Az elmúlt években jelentős elmozdulás történt a fémházban kapható nagyméretű THT- és SMD-kristályokról (HC-49/U, HC-49/US, HC-49/US-SMD sorozat) a kerámiaházban lévő miniatürizált SMD-kristályok felé. A kisebb házakban elhelyezett, nagyobb frekvenciájú rezgőkristályok iránti kereslet tovább erősítette ezt a tendenciát. Jelenleg a
3,2 mm x 2,5 mm/4 lapkás kerámia házban lévő SMD-kristály (SMD03025/4 sorozat), amely a 8,0-64,0 MHz-es frekvenciatartományban (AT alapfrekvencia) kapható, a legkeresettebb és legolcsóbb miniatürizált SMD-kristály az összes közül. Az SMD03025/4 szériával a Petermann-Technik minden alkalmazáshoz megfelelő megoldást kínál (2. ábra). Ezek az ellenállás-optimalizált kristályok a meghatározott üzemi hőmérséklettartományokban optimális tranziens választ kínálnak, és igény szerint akár 500 µW-os meghajtási szinttel is szállíthatók (a 12-64 MHz-es frekvenciatartományban).
A megoldások -55 és +125 °C közötti hőmérséklet-tartományban állnak rendelkezésre. A kvarckristályokat általában nem lehet ultrahanggal megmunkálni. A 3,2 mm x 2,5 mm/4 lapkás SMD-kristályok termékpalettájának másik különlegessége az
SMD03025/4US sorozat 3,2 mm x 2,5 mm/4 lapkás kristályai, amelyeket kifejezetten ultrahangos hegesztéshez fejlesztettek ki.
[caption id="attachment_417" align="alignright" width="300"]
Image 2: A kerámia házban lévő SMD-kristályok árcsökkentése kényszerítette ki a váltást a nagyméretű THT- és SMD-kristályokról, amelyek fémházban vannak. A 3,2 mm × 2,5 mm-es, SMD03025/4 sorozatú kvarc világszerte az egyetlen olyan kvarc, amelyet ultrahanggal lezárt végtermékekben lehet használni[/kapitányság].
Az elmúlt években az SMD03025/4-es készülékkel párhuzamosan fejlődött a 2,5 mm x 2,0 mm-es, 4 lapkás csomagolás, de soha nem tudott igazán érvényesülni. Akiknek a 3,2 mm x 2,5 mm/4 lapkás ház túl nagy, azok az
SMD02016/4 sorozat 2,0 mm x 1,6 mm/4 lapkás házához nyúlhatnak vissza. A 2,0 mm x 1,6 mm/4 lapkás ház a nagyon kis alkalmazások új trendházának tekinthető, és egyre nagyobb a kereslet iránta, aminek eredményeképpen az ilyen házban lévő kristályok ára máris csökkent. A 2,0 mm x 1,6 mm/4 lapkás házban is az ellenállás-optimalizált kristálykialakítások optimális tranziens válaszreakciót biztosítanak. A fejlesztő akár 400 µW-os meghajtási szintig terjedő változatok közül is választhat.
A 32,768 kHz-es kristályok esetében egyre kisebb és kisebb házak is keresettek (3. ábra). A legkisebb, 1,2 mm x 1,0 mm méretű változat hamarosan piacra kerül. A
32,768 kHz-es kristályok iránt is nagy a kereslet a
3,2 mm x 1,5 mm-es (M3215 sorozat) és a
2,0 mm x 1,2 mm-es (M2012 sorozat), csökkentett ellenállású házakban. A 32,768 kHz-es 32,768 kHz-es kristályok a standard változatokhoz hasonlóan 4 és 12,5 pF közötti terhelhetőséggel kaphatók a -40 és +125 °C közötti hőmérséklet-tartományban. Számos változat raktárról vagy rövid szállítási határidővel szállítható. A fejlesztő két frekvenciatűrés közül választhat +25 °C-on: ±10 ppm (opcionális) vagy ±20 ppm (standard).
A Petermann-Techniknál az oszcillátorok termékpalettája is virágzik, különösen a
szilícium oszcillátoroké. A fejlesztők egyre inkább igénylik a nagyon kicsi, rendkívül tartós és nagy pontosságú megoldásokat egyre magasabb hőmérsékleti tartományokban. A kvarckristályok technológiai okokból már nem tudják teljesíteni ezeket a követelményeket. A kvarc csatlakoztatásához két külső kondenzátorra van szükség, amelyek helyet igényelnek a NYÁK-on. Másrészt az egyre kisebb házaknál nő az ellenállás, ami csökkenti az ülepedési időt. Ezenkívül a MHz-es kristályok legkisebb frekvenciatűrése +25 °C ±10 ppm, a hőmérsékleti stabilitás pedig ±10 ppm -20 és +70 °C között, ±15 ppm -40 és +85 °C között, ±30 ppm -40 és +105 °C között és ±50 ppm -40 és +125 °C között. A változattól függően a kvarc maximális öregedése tíz év után ±10 ppm. A 2,0 mm × 1,6 mm/4 lapkás házban raktárról kapható szabványos szilícium óraoszcillátor frekvenciastabilitása például ±20 ppm -40 és +85 °C között (ez tartalmazza a +25 °C-os frekvenciatűrést, a -40 és +85 °C feletti hőmérséklet-stabilitást, az első év utáni öregedést és a
VDDés a terhelési tűrések okozta frekvenciaváltozásokat), tíz év után ±3 ppm-es öregedéssel.
[caption id="attachment_433" align="alignright" width="300"]
3. kép: A 32 768 kHz-es kristályok számosféle házban, köztük ipari és autóipari alkalmazásokhoz való alacsony ellenállású változatokban is kaphatók raktárról[/caption].
A dedikált szabványos szilícium oszcillátor változatok ±10 ppm-től -40 és +85 °C között, illetve ±20 ppm-től -55 és +125 °C között, nagyon alacsony jitterrel állnak rendelkezésre. Az oszcillátorok akár 15 pF-os terhelést is képesek meghajtani, így egy oszcillátor egyidejűleg több IC-t is képes azonos frekvenciával órajelezni (4. ábra).
A
kvarcoszcillátorok(xO,
TCxO,
VC-TCxO,
VCxO,
OCxO) mellett a portfólió szilíciumoszcillátorokat is tartalmaz. A szilícium oszcillátorok félvezetők, és mikroszilícium rezonátort használnak, nagyon alacsony
alacsony rezgési energiával rendelkező szilikonszilíciumot használnak az órajelek előállításához. Ennek eredményeképpen és az analóg CMOS IC-technológián alapulva nemcsak nagyon kis méretű változatok állíthatók elő, hanem ezen olcsó szilícium oszcillátorok teljesítménye is nagyon jó. Az MTBF 1140 millió óra (FIT 0,88), ami a legjobb az iparágban. A kvarc oszcillátorokhoz képest a szilícium oszcillátorok 30-szor kevésbé érzékenyek az ütésekre és rezgésekre, és 54-szer kevésbé érzékenyek a külső elektromágneses mezőkre.
[caption id="attachment_434" align="alignright" width="300"]
4. kép: A Petermann-Technik termékpalettáján minden lehetséges kvarcoszcillátor megtalálható[/caption].
Ráadásul az öregedés tízszer alacsonyabb. A szilícium oszcillátorok a kialakítástól függően például tíz évig is elláthatók egy gombelemmel. Az innovatív szilícium-oszcillátorok intelligens órajelző eszközök, és pin-to-pin kompatibilisek a kvarc- és MEMS-oszcillátorokkal.
Új fejlesztésekhez, valamint a kvarc- és MEMS-oszcillátorok helyettesítésére az SMD szilícium oszcillátorok a legjobb és legtartósabb választás. A Petermann-Technik szakemberei azt is meg tudják mutatni, hogy az oszcillátor megfelelő méretezésével többszörös költségmegtakarítás érhető el. A szilícium oszcillátorok termékpalettáján megtalálhatók az
ultra-kis teljesítményű oszcillátorok (kHz + MHz),
kis teljesítményű órajel-oszcillátorok,
ultra-teljesítményű oszcillátorok,
differenciál oszcillátorok,
szórt spektrumú oszcillátorok, TC és VCTCxO,
magas hőmérsékletű oszcillátorok (jelenleg +155 °C-ig terjedő változatok tesztelése folyik), nagy pontosságú oszcillátorok (Splendid sorozat) és
autóipari oszcillátorok (AECQ100)
.ALACSONY FOGYASZTÁSÚ SZILÍCIUM ÓRAJEL-OSZCILLÁTOROK
A
kis teljesítményű szilícium-oszcillátorok alszegmensben jitter-optimalizált változatok találhatók az 1,0-137,0 MHz-es frekvenciatartományban, ±20 ppm hőmérséklet-stabilitással -40 és +85 °C között (LPO sorozat), ±20 ppm-től, -40 és +105 °C-tól -55 és +125 °C-ig (HTLPO sorozat), valamint az LPO-AUT (-40 és +85 °C között) és HTLPO-AUT (-40 és +105 °C és -55 és 125 °C között) sorozatú
AEC100 autóipari oszcillátorok. Az MTBF 1140 millió óra. Ezen oszcillátorok innovatív CMOS IC technológiája lehetővé teszi például, hogy a megfelelő változatok EMC viselkedése az úgynevezett soft level funkció révén jelentősen javuljon. Az emelkedési/esési idő akár 45 százalékkal történő meghosszabbításával az EMC-csillapítás a 11. harmonikusnál több mint -60 dB. Hatalmas érték a
trise és
tfall ilyen egyszerű, az ügyfél számára ingyenes beállításáért.
[caption id="attachment_435" align="alignright" width="300"]
Kép 5: A félvezető alapú szilícium oszcillátorok nagyon olcsók, változtathatók és rendkívül tartósak. Egyre
több alkalmazásban váltják fel a kvarckristályokat és a kvarcoszcillátorokat[/kaptafa].
Bár a
kis teljesítményű szilíciumoszcillátorok különböző szabványos házakban kaphatók, a 2,0 × 1,6 mm-től a 7,0 × 5,0 mm-ig terjedő méretben, az új fejlesztésekhez a megfelelő oszcillátor 2,0 mm × 1,6 mm-es vagy legfeljebb 2,5 mm × 2,0 mm-es házban lévő változatát kínálják az alkalmazás tervezőjének, a 2,25 és 3,63
VDC közötti igen széles tápfeszültség-tartományban (-xx- a cikkmegjelölésben), ±20 ppm frekvenciastabilitással -40 és +85 °C között, ±30 ppm -40 és +105 °C között, ±30 ppm -40/+125 °C között és ±50 ppm -55 és +125 °C között, a kívánt frekvenciával. Az 1-es pin funkciója készenléti. Még akkor is, ha a készenléti funkcióra nincs feltétlenül szükség. Az ok: Az 1. pin bekötési ráfordítása nagyon alacsony a lehetséges ármegtakarításhoz képest. A stand-by funkcióval ellátott raktárkészletek általában nagy mennyiségben állnak rendelkezésre, így nagyon rövid időn belül és kedvező áron szállíthatók. Az 1. tűn lévő stand-by funkcióval nem rendelkező oszcillátorokat általában megrendelésre gyártják a szükséges mennyiségben, ami általában lényegesen drágább. Ha a kívánt oszcillátorból nem áll rendelkezésre raktárkészleten, a szokásos szállítási idő még az egyedi gyártású termékek esetében is négy, de legfeljebb hat hét (5. ábra).
ULTRA-TELJESÍTMÉNYŰ SZILÍCIUM OSZCILLÁTOROK
Az 1,0 és 220 MHz közötti frekvenciatartományban kapható
ultra-teljesítményű oszcillátorok szintén rendelkeznek a már ismertetett lágy szint funkcióval. A CMOS-IC-k 0,5 ps-ra csökkentett jittert tesznek lehetővé a 12 kHz és 20 MHz közötti integrációs sávszélességben, így ezek az oszcillátorok minden jitterkritikus alkalmazásban használhatók. Az
ultrateljesítményű szilícium-oszcillátorok -40 és +85 °C közötti hőmérsékleten akár ±10 ppm frekvenciastabilitással kaphatók. Az öregedés tíz év után ±5 ppm.
DIFFERENCIÁLIS SZILÍCIUM OSZCILLÁTOROK
Az 1,0 és 725 MHz közötti frekvenciatartományban rendelkezésre álló
differenciál oszcillátorokat jellemzően már nem kizárólag távközlési, hálózati, video-, tároló- és szerveralkalmazásokban használják, hanem egyre gyakrabban alkalmazzák őket autóipari alkalmazásokban is (AECQ100). A differenciál oszcillátorok LVPEC, LVDS vagy HCSL kimeneti jeleket kínálnak 0,23 ps tipikus jitterrel (156,25 MHz 12 kHz - 20 MHz-en). A frekvenciastabilitás ±10 ppm-től -40 és +85 °C között, illetve ±25 ppm-től -40 és +105 °C között az autóipari változatok esetében. A
differenciális szilíciumoszcillátorok szabványos hatpólusú, 3,2 × 2,5 mm, 5,0 × 3,2 mm és 7,0 × 5,0 mm méretű házakban kaphatók, 2,25 és 3,63
VDC közötti tápfeszültséggel.
TCXOS ÉS VC-TCXOS
Ha a fejlesztőnek nincs szüksége rendkívül nagy, akár 1600 ppm-es frekvenciavezérlő feszültségtartományra, akkor a 9,6 és 60 MHz közötti frekvenciatartományban a kristályalapú
TCxO-k és
VC-TCxO-k még mindig a legjobb és legkedvezőbb választás. A 3,2 mm × 2,0 mm, 2,5 mm × 2,0 mm, 2,0 mm × 1,6 mm vagy akár 1,6 mm × 12 mm méretű kerámia házakban kapható nagy pontosságú oszcillátorok szabványos hőmérsékleti stabilitása ±0,5 ppm -40 és +85 °C között, az első év után pedig ±1,0 ppm-es öregedés. A tápfeszültség-tartomány 1,6 és 3,63
VDC között van. A 2,5 mm × 2,0 mm-es kerámiaház a legkedvezőbb, és új fejlesztéseknél ajánlott, kivéve, ha kisebb házra van szükség.
32,768 KHZ ULTRA-ALACSONY TELJESÍTMÉNYŰ OSZCILLÁTOROK
Energiatakarékos és nagyon gyors adatkommunikáció vagy alvó üzemmód utáni pozicionálás csak rendkívül pontos és gyors 32,768 kHz-es rendszerórajelekkel lehetséges. Egy
32,768 kHz-es szilíciumoszcillátorral egy hibernációs technológián alapuló, akkumulátorral működő megoldás több mint 50 százalékos energiamegtakarítást érhet el. Egy gombelem például akár tíz évig is képes energiával ellátni egy
32,768 kHz-es, rendkívül kis fogyasztású oszcillátorral működtetett alkalmazást.
Számos végtermék használja a hibernációs technológiát, többek között a viselhető eszközök, a kereskedelmi, ipari és autóipari alkalmazásokhoz használt Bluetooth Low Energy (BLE) kommunikációs egységek, IoT-alkalmazások, GPS (kereskedelmi és autóipari), M2M-kommunikáció, személyi nyomkövetők és orvosi betegmegfigyelő rendszerek, intelligens mérőeszközök, otthoni automatizálás, vezeték nélküli stb. alkalmazások. Az ilyen alkalmazásokban a legtöbb energiát az energiaigényes szinkronizálási üzemmód fogyasztja, amelyet nagyon gyakran meghatározott időablakokon belül kell végrehajtani. Az ilyen alkalmazásokban általában két
32,768 kHz-es kristályt használnak a BLE-chip
RTC-jének és egy µC-nek az órajelzésére a rádióhoz használt nagy pontosságú
MHz-es kristály mellett. Technológiájából adódóan a 32,768 kHz-es kristály nagyon rosszul viselkedik a hőmérsékleten, és a frekvenciát azonnal torzítják a kóbor kapacitások vagy az áramkörben változó kapacitásarányok, ami azt jelenti, hogy a 32,768 kHz-es kristály frekvenciadriftje nagyon magas. Ez azt jelenti, hogy a szinkronizálást nagyon gyakran kell elvégezni, ami sok energiát fogyaszt.
Az
ultraalacsony teljesítményű 32,768 kHz-es oszcillátorok (ULPO-RB1, ULPO-RB2 és ULPPO sorozat) használatával ez a helyzet megszűnik, mivel a -40 és +85 °C közötti tartományban ±5 ppm hőmérséklet-stabilitástól elérhető 32,768 kHz-es ultraalacsony teljesítményű oszcillátorok lehetővé teszik, hogy az alkalmazást sokkal ritkábban kelljen szinkronizálni (a hibernációs idő jelentős meghosszabbítása), ami a rendszer energiájának több mint 50 százalékát megtakarítja. A lap mérete is csökkenthető, mivel egy 1,5 mm × 0,8 mm-es 32,768 kHz-es oszcillátor egyszerre képes kezelni az RTC-t és a µC-t, és 85 százalékkal kisebb, mint egy 2,0 mm × 1,2 mm-es 32,768 kHz-es kristály, külső áramköri kapacitásokkal.
Az 1,5 és 3,63
VDC közötti
VDD-tartományban kapható
32,768 kHz-es ultraalacsony fogyasztású 32,768 kHz-es oszcillátorok áramfelvétele a változattól függően kevesebb mint 1 µA, és lehetővé teszik az órajelezendő IC-k nagyon gyors és megbízható oszcillálását is.
További információk a következő címen találhatók:
KristályoszcillátorokKvarc oszcillátorokSzilícium oszcillátorok32,768 kHz-es megoldások
vagy
SMD és THT kvarckristályok, oszcillátorok és időzítő termékek
Műszaki kérdések:
Telefon: 0 81 91 / 30 53 95
E-mail:
info@petermann-technik.de 
