SiTime的溫度補償晶體振蕩器(TCXO)正量產-5G時鐘產品解決方案

作者：揚興晶振日期：2020-03-20 瀏覽量：

SiTime的溫度補償晶體振蕩器(TCXO)的Elite Platform?正在量產，該振蕩器在105°C的工作溫度下具有很高的穩定性和動態性能。

SiTime的溫度補償晶體振蕩器(TCXO)已量產

Elite Platform專為5G和LTE-Advanced移動網絡中基于IEEE 1588的同步而設計，支持更小，密度更高的集成無線電，可安裝在燈柱，交通信號燈，電話桿和建筑物的側面，這些地方的散熱器散熱有限并會變熱。沒有較高溫度的組件，無線電性能可能會降低，包括失去同步。同步使網絡能夠維持服務質量和操作可靠性，并且在最新一代的4G和5G網絡中使用eCPRI和分布式體系結構會增加同步的時序復雜性。

SiTime的SiT5356和SiT5357 Elite平臺MEMS Super-TCXO可提供-40°C至+ 105°C的擴展工作溫度范圍，確保在有限的氣流，溫度變化，機械沖擊，振動，電源噪聲和電磁干擾。

高溫操作

盡管溫度變化，TCXO仍可提供穩定的頻率，但在+85°C以上的工作溫度下卻很難找到TCXO，長期以來，TCXO一直被認為是工業應用的上限。但是，小型電池的嚴格包裝要求導致系統外殼的內部溫度超過工業規范。即使使用主動冷卻的系統(例如無刷直流風扇)將溫度保持在指定的工作范圍內，也可能會發生故障。與電子部件相比，如果MTBF較低，則冷卻風扇可能會發生故障。由于存在這種風險，因此在冷卻系統出現故障的情況下，使用具有較大最大溫度范圍的組件可提供一定的余量。

SiTime評估了各種石英振蕩器的性能，測量了超過額定+ 85°C工作溫度范圍的穩定性，測試了+ 125°C的性能(見圖1)。

TCXO頻率穩定性

圖1對比TCXO頻率穩定性

該圖顯示了與額定溫度為-40°C至+ 125°C的SiTime SiT5356 Super-TCXO相比，在這些較高溫度下的性能下降。為了使比較容易，將每個器件的值歸一化為+ 85°C時的輸出頻率。基于MEMS的Super-TCXO幾乎沒有降解，而石英TCXO的降解超過28,000 ppb。

由于石英振蕩器的頻率偏移非常大，因此很難評估圖1中SiT5356的實際性能。圖2展示了+ 85°C至+ 125°C區域的放大圖，其偏移約為在+ 125°C下-50 ppb。

SiT5356的頻率穩定性的近視圖

圖2是SiT5356的頻率穩定性的近視圖

雖然頻率穩定性是精密振蕩器的關鍵性能指標，但另一個重要指標是頻率與溫度的斜率(Δf/ΔT)。在需要使用IEEE 1588進行時間和頻率傳輸的系統中，更好的Δf/ΔT可以改善時間誤差。圖3顯示了與SiT5356 Super-TCXO相比，相同的五個工業級TCXO從+ 85°C到+ 125°C的斜率(Δf/ΔT)。同樣，將曲線歸一化為+ 85°C下的頻率斜率。

TCXO頻率斜率

圖3對比TCXO頻率斜率

石英器件的頻率斜率在額定溫度附近迅速下降，從+ 85°C和+ 95°C之間的10 ppb /°C增加到+ 125°C時的幾乎3000 ppb /°C。基于MEMS的SiT5356在+ 105°C時的頻率斜率優于2 ppb /°C，在+ 125°C時僅增加至8 ppb /°C。

系統影響

TCXO用于要求高穩定性頻率參考的應用中，例如蜂窩遠程無線電頭。隨著社區和運營商要求使用更小的無線電，設備必須在越來越熱的環境中運行。為此，需要一種能夠承受高溫并保持系統功能的定時解決方案。SiTime的Super-TCXO的擴展溫度操作有助于確保這些系統在壓力較大的環境中繼續運行，從而最大程度地減少了停機時間，從而為運營商維持了創收數據流量。SiTime的計時技術具有在高溫下“保持低溫”的振蕩器，可提供高級4G和5G網絡所需的堅固性。
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SiTime的溫度補償晶體振蕩器(TCXO)正量產-5G時鐘產品解決方案

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