如何分辨Oscillator和MEMS振蕩器,兩者之間又有什么聯(lián)系

在整個時序市場中Oscillator是比較常見的產品,并且如今電子應用市場中石英振蕩器的需求量也在逐漸增加,比如通信行業(yè)對溫補晶振的需求等;MEMS振蕩器就比較少見了,時至今日,僅僅只有少數(shù)公司在生產這種基于MEMS的振蕩器;石英振蕩器和MEMS之間的區(qū)別和聯(lián)系又是什么呢?

接下來看看這兩者的結構和特點;其中晶體振蕩器使用石英晶體基準和簡單的振蕩器電路.MEMS振蕩器使用硅諧振器作為振蕩源,并需要PLL電路來校正頻率,以達到制造公差和溫度系數(shù).如下圖所示,晶體振蕩器是簡單構建的高質量時鐘.相反,MEMS振蕩器具有由MEMS諧振器,分數(shù)nPLL和溫度補償網(wǎng)絡組成的復雜結構.他們還需要進行制造校準才能正確運行.

在功耗方面;基于石英的振蕩器具有低得多的功耗,因為它們具有基波或諧波振蕩以及簡單的電路結構的優(yōu)勢.相比之下,基于MEMS的振蕩器會消耗更多的功率,因為它們具有更多的電路.PLL和LCVCO會增加總功耗.結果,MEMS振蕩器消耗的電流為6.09mA,而標準石英振蕩器的消耗電流為3.16mA,這是MEMS所需的電流的兩倍,以達到與石英振蕩器相當?shù)亩秳雍拖辔辉肼曀?/span>.

起振特性方面;比較振蕩器上電時的穩(wěn)定性,石英振蕩器在上電后幾乎達到1ppm的精度.盡管MEMS振蕩器難以達到2ppm的精度.啟動后,石英振蕩器是穩(wěn)定的,但是正如您所看到的,由于PLL和LVCO試圖穩(wěn)定,因此MEMS振蕩器呈現(xiàn)出震顫.

相位噪聲及抖動方面;一種帶有基于MEMS的諧振器,另一種帶有基于石英的諧振器.當測量MEMS振蕩器在12kHz至20MHz范圍內的抖動時,得到的抖動為1.5pSrms.當在12kHz至20MHz的SONET帶寬上測試石英晶體振蕩器時,我們獲得0.18pSrms的抖動.

MEMS振蕩器具有較高的相位噪聲以實現(xiàn)低失調,因為與石英相比,硅諧振器的”Q”或品質因數(shù)較差.在10Hz時,石英振蕩器的相位噪聲比MEMS振蕩器好36dB.低失調的相位噪聲對于無線通信至關重要,并可能導致光通信中的某些錯誤.MEMS振蕩器在高失調(12kHz至20MHz)時也具有較高的相位噪聲,因為它們在PLL電路中使用了低QLC振蕩器.

在頻率穩(wěn)定性方面;每個振蕩器的頻率穩(wěn)定性測量結果如圖6所示.這些結果在3.3V和25°C的溫度下測量50秒.MEMS的頻率躍變約為±600ppb,遠遠超過大多數(shù)無線標準.石英振蕩器幾乎沒有運動,而且穩(wěn)定得多.如下圖所示:

如此看來,石英振蕩器與MEMS振蕩器之間的確沒有什么聯(lián)系,只是通過上述描述來看,不管是在功耗還是在相位噪聲及抖動了起振特性等方面,石英有源晶振的性能都比MEMS振蕩器的性能要強上好幾倍,所以當下時序市場中石英振蕩器依舊是主流.