Осцилляторы для малых ячеек

Конструктивные особенности сварочных аппаратов (June 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Использование небольших ячеек в сотовой связи сейчас процветает, требуя лучших решений осцилляторов для производительности, эффективности и стоимости

Успехи в технологии ИС привели к усилению как в кварцевых (кварцевых) кварцевых генераторах (OCXOs), так и в температурных компенсационных, управляемых напряжением кварцевых генераторах (TCVCXOs), которые размыли свои исторические различия. По мере того, как технология улучшилась, функциональность обоих типов осцилляторов затруднила для многих разработчиков определение того, какая технология подходит для конкретного приложения. Технология TCVCXO была разработана до такой степени, что она является жизнеспособным вариантом в приложениях, в которых возможны только OCXO.

Эта статья предоставляет разработчику информацию, относящуюся к улучшенным характеристикам производительности текущей технологии TCVCXO, и вкратце сравнивает эту производительность с технологией OCXO. Представленные здесь данные взяты из коммерчески доступных, готовых OCXO и TCVCXO с малой ячейкой. Точные числа будут отличаться между производителями, но общие тенденции и приблизительные величины должны быть одинаковыми.

Технология TCVCXO

TCVCXO представляет собой кварцевый генератор с регулируемым напряжением с корректирующим напряжением, подаваемым на контакт управления напряжением. Эта корректировка или компенсация напряжения меняются с температурой, чтобы вернуть номинальную величину. Это приложение использует кристалл во всем частотном диапазоне спецификации. Однако любые проблемы, связанные с кристаллом (такие как связанные режимы), не могут быть исправлены и наложены на результирующую частотно-температурную кривую; это делает проектирование и изготовление кристалла трудной и важной частью TCVCXO.

Большинство TCVCXOs требуют функции контроля напряжения, позволяющей точно устанавливать частоту, корректировки для долгосрочного старения и возможность фазировать блокировку устройства на другие источники. Эта функция TCVCXO работает, настраивая емкость нагрузки, представленную кристаллу. Большинство требований к малым ячейкам включают опцию управления напряжением.

Точные спецификации TCVCXO отличаются от производителя. Как правило, небольшие ячейки требуют стабильности ± 0, 1 ppm в заданном температурном диапазоне: одна из наиболее распространенных характеристик составляет от 0 до 80 ° C с ± 5 ppm отталкивания для функции контроля напряжения. Только в последние несколько лет кристаллическая технология улучшилась до такой степени, что кристаллы могут быть надежно компенсированы до этого уровня. Существует ряд технических вопросов, которые следует учитывать при изготовлении этих кристаллов. Кристаллы для TCVCXO должны создаваться без возмущений с очень низкими характеристиками старения, а также с чрезвычайно низкими характеристиками гистерезиса.

Частота-температура и гистерезис, характерные для сегодняшнего тонкопленочного TCVCXO ( рис.1 ), обеспечивают уровень производительности, который, как правило, недавно был делегирован в область OCXO. Улучшенные полупроводники и оптимизированные конструкции кристаллов и процессы производства позволяют TCVCXO конкурировать в области стабильности ± 0, 1 ppm. Напряжение коррекции, необходимое для регулировки частоты дрейфа и долгосрочных характеристик старения, обычно генерируется реализацией NTP, PTP (IEEE-1588). TCVCXOs имеют очень низкие скорости старения и очень линейные характеристики в отношении функции управляющего напряжения.

Рис.1: Характеристика частотной температуры и гистерезиса, показанная здесь для сегодняшнего тонкопленочного TCVCXO, была бы возможна только с OCXO в прошлом.

Не только точная компенсация, низкий гистерезис и низкие скорости старения делают TCVCXOs исключительным решением для приложений с маленькими ячейками, но они также обеспечивают низкое энергопотребление. Для этого применения TCVCXOs используют приблизительно 2 мА, тогда как OCXO потребует приблизительно 100 мА. Их размер, требования к электропитанию и время прогрева ставят традиционные OCXO в существенном неудобстве по сравнению с TCVCXO, предназначенными для этого приложения.

Технология OCXO

Окисленные кварцевые генераторы обычно используются для приложений с высокой точностью управления частотой. Этот подход нагревает кристалл и связанную схему генератора с верхней точкой поворота кристалла ( рис.2 ).

Рисунок 2: Верхняя точка поворота OCXO, показанная здесь, используется в приложении OCXO.

Кристаллы для этих генераторов изготавливаются таким образом, чтобы верхняя точка поворота находилась выше максимального заданного диапазона температур. Кристалл и связанные с ним схемы нагреваются до и поддерживают узкое температурное окно вокруг этой точки на кристалле, и устройство настроено на частоту при этой температуре.

OCXO имеет преимущество только в том, чтобы использовать кристалл в очень узком температурном окне, как правило, на пару градусов или меньше. Это значительно уменьшает шансы возбуждения нежелательных мод в кристалле. Напротив, TCVCXO электрически компенсирует характеристику кристалла. Это делает упор на качество кристаллов, используемых в этих приложениях.

В таблице 1 показаны различия между продуктами OCXO и TCVCXO. В общем, TCVCXOs предпочтительнее, когда размер и мощность имеют решающее значение для приложения. OCXO исторически имели преимущество с более низкой чувствительностью к небольшим изменениям стабильности при изменении функций управления напряжением до максимального или минимального значения. Однако для полупроводников, используемых для приложений с малой ячейкой, есть схема компенсации для этой функции; улучшенная производительность делает TCVCXO чрезвычайно конкурентоспособной с технологиями OCXO.

Таблица 1. Сравнение характеристик OCXO и TCVCXO для применений с малыми ячейками

Дэйв КЕННИ, вице-президент по исследованиям и разработкам, Pletronics, www.pletronics.com