SiTime MEMS振蕩器耐沖擊和振動提高工業(yè)設(shè)備可靠性

關(guān)于作者--SiTime樣品中心

為了加速SiTime MEMS硅晶振產(chǎn)品的應用普及，讓中國電子工程師能快速體驗MEMS硅晶振的高穩(wěn)定性、高可靠性、超小封裝、超低功耗、超低抖動等更多優(yōu)勢，SiTime公司聯(lián)合本土半導體分銷商北京晶圓電子有限公司共同建立SiTime樣品中心，為用戶提供免費樣品申請，小批量試產(chǎn)、現(xiàn)貨應急、特價申請、技術(shù)支持等便捷服務，更多信息請訪問www.sitimechina.com，客戶服務熱線400-888-2483。

隨著資源（通常是能源，天然氣或石油）的監(jiān)控迅速擴展，支持信息收集和傳輸?shù)男录夹g(shù)變得越來越重要。必須可靠，安全地捕獲和傳輸數(shù)據(jù)，考慮到圍繞已安裝的計量硬件的不同位置和環(huán)境條件，這可能是一個挑戰(zhàn)。例如，測量，收集和分析能源使用情況的智能電表或測量地震信息的電表提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，而這些電表必須長期提供可靠的信息。

MEMS（微機電系統(tǒng)）計時是提高計量設(shè)備可靠性和性能的創(chuàng)新技術(shù)之一。該設(shè)備需要具有穩(wěn)定頻率的強大定時組件，以提供準確的計時和與時鐘源的同步。由于基于MEMS的組件固有的堅固性和彈性，該技術(shù)正在迅速取代傳統(tǒng)的石英組件。除了更高的可靠性外，MEMS振蕩器還提供了靈活，專門的功能，可改善系統(tǒng)性能，并縮短交貨時間。

MEMS振蕩器具有更高的可靠性，彈性和更多功能

儀表用于各種應用和環(huán)境，并且通常在高溫和/或高水平的噪聲，振動或沖擊的惡劣條件下運行。 為了保證多年的可靠運行，計時組件必須具有很高的彈性。 與石英諧振器相比，由于其設(shè)計，更小的質(zhì)量和超干凈的制造工藝，MEMS本質(zhì)上更堅固。 與石英供應商不同，SiTime擁有內(nèi)部專業(yè)知識，可以開發(fā)先進的MEMS諧振器和振蕩器IC，這些諧振器和振蕩器IC采用的技術(shù)可以提高彈性和性能。 這些功能使振蕩器具有極高的可靠性。 SiTime是唯一對所有生產(chǎn)產(chǎn)品提供終身保修的計時公司。

SiTime MEMS振蕩器具有以下功能：

較高的工作溫度—— MHz振蕩器高達125°C，kHz振蕩器高達105°C

出色的頻率穩(wěn)定性——在整個溫度范圍內(nèi)

自定義頻率——從1 Hz到725 MHz，精度為6位小數(shù)

低于1 FIT率（十億小時MTBF）的更高可靠性–比石英振蕩器高30倍

耐振動（70 g振動）–最高可達石英振蕩器的30倍

耐沖擊（50,000克沖擊）–比石英振蕩器高25倍

低電磁敏感性（EMS）–比石英振蕩器好50倍

對電源噪聲（PSNS）的敏感性低–比石英振蕩器高十倍

低功耗功能–非常適合電池供電的儀表/控制器

MEMS振蕩器更耐沖擊和振動

電表通常部署在惡劣和/或偏遠的地方。它們可能會遭受諸如震動和振動力之類的危害，這些危害會降低石英振蕩器的性能并導致其失效。石英晶體諧振器是懸臂結(jié)構(gòu)，可能對機械力非常敏感，并且容易因振動而增加相位噪聲和抖動，并因沖擊而產(chǎn)生頻率尖峰。

相反，MEMS諧振器的振動較小，因為其質(zhì)量比石英諧振器低1000至3000。這減小了由振動引起的加速度施加到諧振器的力。 SiTime MEMS諧振器是剛性結(jié)構(gòu)，可在體模式下在平面內(nèi)振動，其固有的抗振動性。

振動靈敏度或g靈敏度（以ppb / g表示）表示由加速力引起的頻率變化。圖1繪制了以ppb / g為單位的正弦振動引起的噪聲雜散，以證明與基于石英的振蕩器相比，SiTime MEMS振蕩器在不同頻率下的振動靈敏度較低。

此外，SiTime振蕩器在1.5 x 0.8 mm的微型封裝（kHz振蕩器）和2.0 x 1.6 QFN和SOT23-5小型封裝（MHz振蕩器）中提供0.1ppb / g的性能。 石英設(shè)備必須使用大型專用包裝才能實現(xiàn)較低的g敏感度。

為了在現(xiàn)實條件下模擬設(shè)備的性能，SiTime在各種條件下測試了具有類似規(guī)格的MEMS和石英振蕩器，包括正弦振動（如上所示），隨機振動和沖擊沖擊。

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