Gli oscillatori al silicio offrono agli sviluppatori e ai responsabili della catena di fornitura tutto ciò che un componente moderno deve essere in grado di fare oggi. Estrema versatilità, estrema robustezza e longevità con un MTBF di oltre 500 milioni di ore, estrema precisione abbinata a custodie molto piccole e prezzi molto vantaggiosi.
Gli oscillatori al silicio di PETERMANN-TECHNIK sostituiscono direttamente gli oscillatori al quarzo e possono essere utilizzati anche senza riprogettare la scheda. Oltre al risparmio sui costi, l'utente beneficia di una durata 30 volte superiore e di una maggiore resistenza agli urti e alle vibrazioni, che rendono l'applicazione molto più sicura.
I rivoluzionari XO e TCXO a bassissima potenza da 32,768 kHz, con strutture di alloggiamento di 1,5 x 0,8 mm e 2,0 x 1,6 mm, si distinguono per un consumo di potenza estremamente ridotto, inferiore a 1 µA, e sono disponibili con stabilità da ±5 ppm nell'intervallo di temperatura da -40 °C a +85 °C. Riducendo le ampiezze, il consumo di energia può essere ulteriormente ridotto e perfettamente adattato all'applicazione. Grazie al bassissimo consumo di energia, gli ULPO e gli ULPPO disponibili nell'intervallo VDD da 1,2 a 3,63 VDC sono molto adatti per l'uso in applicazioni alimentate a batteria come IoT, wearable, GPS, RTC, µP clocking, smart metering, smart housing, smartphone, tablet, monitor per la salute e il benessere, videocamere sportive, tastiere wireless, industriale (anche per temperature ambiente elevate), embedded computing, prodotti di consumo, automotive e molti altri.
Consumo di energia ridotto al minimo
Gli XO standard a basso consumo (serie LPO) nella gamma di frequenza da 0,2 a 137 MHz sono caratterizzati da prezzi molto bassi, consumi molto ridotti, stabilità di frequenza standard molto precisa di ±20 ppm a -40/+85 °C ed eccellenti valori di jitter. Il comportamento EMI di un LPO è 54 volte migliore di quello di un oscillatore al quarzo comparabile. Gli LPO, disponibili nella gamma VDD da 1,5 a 3,63 VDC, hanno un consumo di corrente di 4,8 mA a 137 MHz. Un XO al quarzo richiede circa 40 mA in condizioni analoghe. Nella gamma da 1 a 110 MHz, gli LPO richiedono solo 3,4 mA e sono disponibili anche con una funzione di risparmio energetico. In modalità stand-by, il consumo di energia degli LPO disponibili nelle custodie standard (2,0 x 1,6; 2,5 x 2,0; 3,2 x 2,5; 5,0 x 3,2 e 7,0 x 5,0 mm) è di soli 0,6 µA. Per i nuovi progetti, PETERMANN-TECHNIK suggerisce l'uso di LPO in custodie da 2,0 x 1,6 mm o 2,5 x 2,0 mm, poiché queste custodie sono significativamente più economiche rispetto agli oscillatori al quarzo delle stesse dimensioni, o agli oscillatori al quarzo nelle custodie in ceramica più grandi da 5,0 x 3,2 mm o 7,0 x 5,0 mm. Inoltre, in questi alloggiamenti è possibile creare usi incrociati con altre versioni di oscillatori (ad esempio, oscillatore a bassa potenza con oscillatore a bassa potenza a spettro diffuso) senza dover creare un nuovo layout.
Un oscillatore, due frequenze
Nessun problema con la serie LPO-2, altamente innovativa. La serie LPO-2 è in grado di emettere due frequenze nella gamma da 1 a 110 MHz, che possono essere richiamate tramite il pin di selezione della frequenza. Le frequenze di uscita selezionabili sono F0 (frequenza principale) o una frequenza divisa della frequenza principale. Le frequenze divise F0/2, F0/3, F0/4 o F0/8 possono essere generate da F0. Ad esempio, 50/25 MHz per Ethernet, 24.576/12.288 MHz per l'audio, 54/27 MHz per il video, 66/33 MHz per la CPU o 48/24/12 MHz per le applicazioni USB. L'invecchiamento è di ±1 ppm dopo il primo anno ed è quindi a livello di TCXO. La stabilità standard è di ±20 ppm al di sopra di -20/+70°C, o di ±25 ppm al di sopra di -40/+85°C. Va da sé che i valori di jitter di 0,8 ps sono i migliori del settore. Con l'LPO-2, il semplice uso multiplo di un oscillatore con due frequenze diverse può far risparmiare notevoli costi di sviluppo, qualificazione, componenti, approvvigionamento e infrastruttura.
Deriva di frequenza estremamente bassa
La gamma di prodotti Silicon Oscillator Technology comprende anche la serie UPO (oscillatore a basso costo e ultra performante) e la serie HTLPO (alta temperatura). Nell'intervallo di temperatura compreso tra -40 °C e 125 °C, questi oscillatori offrono una deriva di frequenza estremamente bassa, pari a ±20 ppm; le versioni AECQ100 compatibili con il settore automobilistico offrono addirittura ±25 ppm nell'intervallo di temperatura compreso tra -55 °C e 125 °C. Queste classi di precisione non sono possibili con gli oscillatori a cristallo di clock prodotti in modo convenzionale. L'affidabilità degli oscillatori al silicio è inoltre 30 volte superiore a quella degli oscillatori al quarzo. Dal punto di vista di PETERMANN-TECHNIK, verranno utilizzati sempre più oscillatori con un'accuratezza molto elevata in alloggiamenti molto piccoli, soprattutto in settori come i "sistemi di intrattenimento", la "rete di bordo", il "rilevamento delle collisioni" e il "controllo delle marce". Oltre all'elevatissima resistenza agli urti e alle vibrazioni e ai bassissimi valori di stabilità di frequenza, i prezzi molto vantaggiosi non interessano solo i clienti del settore automobilistico.
Oscillatori per reti e computer
La tecnologia degli oscillatori al silicio di PETERMANN-TECHNIK stabilisce nuovi standard anche per gli XO differenziali, i VCXO e i VCTCXO. Campioni e piccoli lotti delle versioni disponibili in LVPECL e LVDS nella gamma di frequenza da 1 a 800 MHz possono essere consegnati in un giorno. Inoltre, questi oscillatori presentano un'eccellente stabilità di frequenza, pari a ±10 ppm nell'intervallo di temperatura da 0 °C a 70 °C e a ±15 ppm nell'intervallo di temperatura da -40 °C a 85 °C. I valori di jitter sono estremamente bassi, pari a 0,3 ps, e sono ideali per l'impiego, tra l'altro, in applicazioni Ethernet da 10 GB secondo la norma IEEE802.3-2005 e nelle telecomunicazioni. L'invecchiamento di ±5 ppm dopo 10 anni è inferiore a quello di un TCXO basato sul quarzo. Ciò rende questi oscillatori adatti ad applicazioni come il networking e l'informatica, le applicazioni server e di storage, SONET, SATA, SAS, PCI Express, router, DIMM completamente bufferizzate e prodotti in fibra ottica. Campioni e piccoli lotti in questo settore possono essere consegnati anche in giornata.
Ampio spettro di frequenze
I VCXO sono caratterizzati da uno spettro di frequenza molto ampio, da 1,0 a 625 MHz, con intervalli di tiro fino a ±1600 ppm. È possibile selezionare stabilità di frequenza da ±10 ppm a ±50 ppm a -40/+85 °C; l'invecchiamento a lungo termine è di ±5 ppm dopo 10 anni. Anche i VCXO sono progettati per offrire eccellenti prestazioni di jitter, massima variabilità, estrema robustezza e prezzi molto vantaggiosi, proprio come i VCTCXO e gli oscillatori Stratum 3.
Oscillatori a spettro diffuso
La gamma di prodotti Silicon Oscillator Technology è completata da oscillatori a spettro diffuso a bassa potenza e alte prestazioni (serie LPSSO) nella gamma di frequenze standard da 1 a 220 MHz. Lo spread centrale varia da ±0,125 a ±2,0 % e lo spread verso il basso da -0,25 a -4 %, per cui gli SSPO possono essere utilizzati in applicazioni di telecomunicazione, scanner, stampanti, fotocopiatrici, controller di interfaccia, schede grafiche, PCI, CPU, set-top box, display LC e tutte le altre applicazioni critiche dal punto di vista EMC. La gamma VDD va da 1,8 a 3,63 VCC. Gli oscillatori a spettro diffuso sono disponibili in alloggiamenti da 2,5 x 2,0 mm a 7,0 x 5,0 mm; l'alloggiamento da 2,5 x 2,0 mm è consigliato per i nuovi sviluppi grazie al suo prezzo molto conveniente.
Spread commutabile
In alcune versioni è possibile disattivare lo spread. La stabilità di frequenza senza spread è di ±25 ppm su -40/+85°C, abbinata a un jitter da ciclo a ciclo molto basso, pari a 30 ps. Lo sviluppatore ha quindi la possibilità di attivare uno spread definito. Ciò riduce significativamente i costi di sviluppo, componenti, stoccaggio e approvvigionamento, poiché lo stesso oscillatore può essere utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni presso il cliente, con o senza spread. Come tutti gli altri prodotti della gamma di oscillatori al silicio, anche il gruppo di oscillatori a spettro diffuso offre possibilità di applicazione quasi illimitate.
Campionamento e piccole serie in un giorno
Non solo sono disponibili a magazzino un gran numero di frequenze in vari alloggiamenti, ma anche le scadenze di produzione di 3 - 5 settimane per tutti i prodotti rientrano in un arco di tempo molto ristretto. Campioni e piccole serie di ULPO e ULPPO a 32.768 kHz, LPO, UPO, HPTLPO, VCXO, LPSSO, oscillatori differenziali, ecc. possono essere spediti il giorno stesso dell'ordine.
Perché sostituire il quarzo?
Un oscillatore al silicio a basso costo da 2,0 x 1,6 mm2 può eseguire il clock di diversi circuiti integrati contemporaneamente. Ha una stabilità di frequenza di ±20 ppm al massimo da -40 a +85 °C e di ±25 ppm al massimo da -55 a +125 °C nella gamma di frequenze da 1 a 220 MHz. Un quarzo non lo fa! Un cristallo da 2,0 x 1,6 mm è disponibile a partire da 20 MHz, in una custodia da 2,5 x 2,0 mm solo a partire da 12 MHz. A seconda della custodia e della frequenza, questi mini cristalli SMD hanno resistenze da 250 a 60 ohm (da 12 a 64 MHz). Gli ingegneri applicativi di PETERMANN-TECHNIK scoprono molto spesso dalle analisi quotidiane dei circuiti dei clienti che le resistenze negative di ingresso degli stadi dell'oscillatore da clockare non sono sufficientemente grandi per ottenere una sufficiente sicurezza di risposta transitoria con questi cristalli molto piccoli e ad alta impedenza. I clienti del settore automobilistico richiedono addirittura un fattore di sicurezza >10! Anche nelle applicazioni non automobilistiche, non è più possibile ottenere fattori di sicurezza sufficientemente elevati con cristalli di quarzo molto piccoli a causa delle resistenze molto elevate. Inoltre, anche un cristallo molto piccolo richiede almeno due capacità di circuito esterne dopo il GND, se non addirittura una resistenza esterna. Tutto questo richiede spazio sulla scheda, che spesso gli utenti non hanno o non avranno più nella prossima fase di miniaturizzazione. Un oscillatore da 2,0 x 1,6 mm richiede solo 3,2 mm² di spazio sulla scheda. Non è necessario altro. Questa soluzione è estremamente flessibile, molto economica, estremamente resistente e semplicemente indispensabile per la prossima fase di miniaturizzazione. Un altro aspetto da considerare è il livello di pilotaggio, spesso molto elevato, da >400 µW a 1 mW, o anche di più. Molti utenti spesso non si rendono nemmeno conto di quanto siano elevati i livelli di pilotaggio nei loro circuiti, poiché non è facile misurare correttamente questo valore. Questi livelli di pilotaggio elevati sovraccaricano notevolmente un cristallo di piccole dimensioni e possono ridurre drasticamente la longevità del cristallo. I livelli di pilotaggio elevati non sono comunque un problema per un micro oscillatore. È sufficiente commutare CLK-OUT su XIN dello stadio oscillatore e il gioco è fatto.
Un buon consiglio da uno specialista di clock
Per poter risparmiare sui costi in vari modi, è importante considerare innanzitutto il clock in un nuovo sviluppo. Quali circuiti integrati devono essere utilizzati, come possono essere posizionati molto vicini l'uno all'altro in modo che diversi circuiti integrati possano essere clockati simultaneamente con un micro-oscillatore, evitando così l'uso multiplo di cristalli e oscillatori a cristallo? Come si può evitare la CEM? Gli ingegneri applicativi di PETERMANN-TECHNIK sono in grado di fornire assistenza e consulenza e di presentare e campionare immediatamente la soluzione giusta per il cliente, scegliendo da un portafoglio prodotti estremamente ampio e profondo.
Basandosi sull'innovativa tecnologia degli oscillatori al silicio, PETERMANN-TECHNIK dispone di un'ampia gamma di oscillatori diversi, quali oscillatori a bassissima potenza, oscillatori a bassissima potenza, oscillatori a bassa potenza per alte temperature, XO differenziali, VCXO e VCTCXO fino a 800 MHz, VCXO, VCTCXO, oscillatori Stratum 3 e oscillatori a spettro diffuso. Le soluzioni di oscillazione altamente innovative sono disponibili nella gamma di frequenza da 1 Hz a 800 MHz e nell'intervallo di temperatura da -55 °C a 125 °C, a seconda del componente.
PETERMANN-TECHNIK intende espandere ulteriormente la propria posizione di partner specializzato in componenti per la determinazione della frequenza e offrire ai propri clienti un time-to-market estremamente ridotto e una riduzione dei costi di sviluppo, qualificazione, componenti, approvvigionamento e infrastruttura grazie a prodotti di altissima qualità ed estremamente innovativi, in combinazione con un catalogo di servizi tecnici molto ampio e sistemi di prezzi e logistica adattati alla catena di fornitura, oltre a un'eccellente qualità dei prodotti.
Ulteriori informazioni sono disponibili su:
Oscillatori al silicio Panoramica dei prodotti
Pubblicato come articolo specialistico in elektronik industrie 12/2014
Nel tempo con gli oscillatori al silicio
Domande tecniche:
Telefono: 0 81 91 / 30 53 95
E-mail: info(at)petermann-technik.de
