De siliciumoscillatoren bieden ontwikkelaars en supply chain managers alles wat een modern component vandaag de dag moet kunnen. Extreme veelzijdigheid, extreme robuustheid en levensduur met een MTBF van meer dan 500 miljoen uur, extreme nauwkeurigheid in combinatie met zeer kleine behuizingen en zeer gunstige prijzen.
De siliciumoscillatoren van PETERMANN-TECHNIK zijn directe "drop-in" vervangers van kwartsoscillatoren en kunnen zelfs worden gebruikt zonder de printplaat opnieuw te ontwerpen. Naast de kostenbesparing profiteert de gebruiker van de 30 keer langere levensduur en de hogere schok- en trillingsbestendigheid, die zijn toepassing aanzienlijk faalveiliger maken.
De revolutionaire ultra-low-power 32,768 kHz XO's en TCXO's met behuizingsontwerpen van 1,5 x 0,8 mm en 2,0 x 1,6 mm scoren punten met een extreem laag stroomverbruik van minder dan 1 µA en zijn verkrijgbaar met stabiliteiten van ±5 ppm in het temperatuurbereik van -40 °C tot +85 °C. Door de amplitudes te verkleinen kan het stroomverbruik nog verder worden teruggebracht en perfect worden aangepast aan de toepassing. Door het zeer lage stroomverbruik zijn de ULPO's en ULPPO's verkrijgbaar in het VDD-bereik van 1,2 tot 3,63 VDC zeer geschikt voor gebruik in batterijgevoede toepassingen zoals IoT, wearable, GPS, RTC's, µP-klokken, smart metering, smart housing, smartphones, tablets, gezondheids- en welzijnsmonitoren, sportvideocamera's, draadloze toetsenborden, industrieel (ook voor hoge omgevingstemperaturen), embedded computing, consumentenproducten, auto's en nog veel meer.
Geminimaliseerd stroomverbruik
De standaard low-power XO's (LPO-serie) in het frequentiebereik van 0,2 tot 137 MHz worden ook gekenmerkt door zeer lage prijzen, zeer laag stroomverbruik, zeer nauwkeurige standaardfrequentiestabiliteit van ±20 ppm bij -40/+85 °C en uitstekende jitterwaarden. Het EMI-gedrag van een LPO is 54 keer beter dan dat van een vergelijkbare kwartsoscillator. De LPO's, die verkrijgbaar zijn in het VDD-bereik van 1,5 tot 3,63 VDC, hebben een stroomverbruik van 4,8 mA bij 137 MHz. Een kwartsgebaseerde XO heeft ongeveer 40 mA nodig onder vergelijkbare omstandigheden. In het bereik van 1 tot 110 MHz hebben LPO's slechts 3,4 mA nodig en ze zijn ook verkrijgbaar met een stroombesparende opvulfunctie. In stand-by verbruiken de LPO's in de standaardbehuizingen (2,0 x 1,6; 2,5 x 2,0; 3,2 x 2,5; 5,0 x 3,2 en 7,0 x 5,0 mm) slechts 0,6 µA. Voor nieuwe ontwerpen stelt PETERMANN-TECHNIK het gebruik voor van LPO's in behuizingen van 2,0 x 1,6 mm of 2,5 x 2,0 mm, omdat deze behuizingen aanzienlijk goedkoper zijn dan kwartsoscillatoren van dezelfde grootte, of kwartsoscillatoren in de grotere keramische behuizingen van 5,0 x 3,2 mm of 7,0 x 5,0 mm. Bovendien kunnen in deze behuizingen kruisingen gemaakt worden met andere oscillatorversies (bijvoorbeeld een laagvermogen oscillator met een spread-spectrum laagvermogen oscillator) zonder een nieuwe layout te hoeven maken.
Eén oscillator, twee frequenties
Geen probleem met de zeer innovatieve LPO-2 serie. De LPO-2 serie kan twee frequenties uitvoeren in het frequentiebereik van 1 tot 110 MHz, die kunnen worden opgeroepen via de frequentieselectiepen. De selecteerbare uitgangsfrequenties zijn F0 (hoofdfrequentie) of een gesplitste frequentie van de hoofdfrequentie. De gesplitste frequenties F0/2, F0/3, F0/4 of F0/8 kunnen worden gegenereerd uit F0. Bijvoorbeeld 50/25 MHz voor Ethernet, 24,576/12,288 MHz voor audio, 54/27 MHz voor video, 66/33 MHz voor CPU of 48/24/12 MHz voor USB-toepassingen. De veroudering is ±1 ppm na het eerste jaar en is dus op TCXO-niveau. De standaardstabiliteit is ±20 ppm boven -20/+70°C, of ±25 ppm boven -40/+85°C. Het spreekt voor zich dat de jitterwaarden van 0,8 ps de beste in de industrie zijn. Met de LPO-2 kan door het zeer eenvoudige meervoudige gebruik van een oscillator met twee verschillende frequenties aanzienlijk bespaard worden op kosten voor ontwikkeling, kwalificatie, componenten, aanschaf en infrastructuur.
Extreem laag frequentieverloop
De productreeks van Silicon Oscillator Technology omvat ook de UPO-serie (voordelige oscillator met ultrahoge prestaties) en de HTLPO-serie (hoge temperatuur). In het temperatuurbereik van -40 °C tot 125 °C bieden deze oscillatoren een extreem laag frequentieverloop van ±20 ppm; de automotive-compatibele AECQ100-versies bieden zelfs ±25 ppm over het temperatuurbereik van -55 °C tot 125 °C. Deze nauwkeurigheidsklassen zijn niet mogelijk met conventioneel geproduceerde klokkristaloscillatoren. De betrouwbaarheid van de siliciumoscillatoren is ook 30 keer hoger dan die van kwartsoscillatoren. Vanuit het oogpunt van PETERMANN-TECHNIK zullen steeds meer oscillatoren met een zeer hoge nauwkeurigheid in zeer kleine behuizingen worden gebruikt, vooral op gebieden zoals "Infortainment Systems", "In-Vehicle Networking", "Collision Detection" en "Gear Control". Naast de extreem hoge schok- en trillingsbestendigheid en de zeer lage frequentiestabiliteitswaarden, zijn de zeer gunstige prijzen niet alleen interessant voor klanten uit de automobielsector.
Oscillatoren voor netwerken en computers
De Silicon Oscillator Technology van PETERMANN-TECHNIK stelt ook nieuwe normen voor differentiële XO's, VCXO's en VCTCXO's. Monsters en kleine batches van de beschikbare versies in LVPECL- en LVDS-uitvoeringen in het frequentiebereik van 1 tot 800 MHz kunnen binnen één dag worden geleverd. Bovendien hebben deze oscillatoren ook een uitstekende frequentiestabiliteit van ±10 ppm in het temperatuurbereik van 0 °C tot 70 °C en ±15 ppm in het temperatuurbereik van -40 °C tot 85 °C. De jitterwaarden zijn met 0,3 ps extreem laag en zijn bij uitstek geschikt voor gebruik in onder andere 10GB Ethernet volgens IEEE802.3-2005 en telecommunicatietoepassingen. De veroudering van ±5 ppm na 10 jaar is lager dan die van een TCXO gebaseerd op kwarts. Dit maakt deze oscillatoren geschikt voor toepassingen zoals netwerken en computers, server- en opslagtoepassingen, SONET, SATA, SAS, PCI Express, routers, volledig gebufferde DIMM en glasvezelproducten. Monsters en kleine batches op dit gebied kunnen ook binnen één dag worden geleverd.
Breed frequentiespectrum
De VCXO's worden gekenmerkt door een zeer breed frequentiespectrum van 1,0 tot 625 MHz met trekbereiken tot ±1600 ppm. Frequentiestabiliteit van ±10 ppm tot ±50 ppm over -40/+85 °C kan worden geselecteerd, de veroudering op lange termijn is ±5 ppm na 10 jaar. De VCXO's zijn ook ontworpen voor uitstekende jitterprestaties, maximale variabiliteit, extreme robuustheid en zeer gunstige prijzen, net als de VCTCXO's en de Stratum 3 oscillatoren.
Spreadspectrum-oscillatoren
De productreeks van Silicon Oscillator Technology wordt gecompleteerd door krachtige spreadspectrumoscillatoren met laag vermogen (LPSSO-serie) in het standaard frequentiebereik van 1 tot 220 MHz. De middenspreiding loopt van ±0,125 - ±2,0% en de neerwaartse spreiding van -0,25 tot -4%, zodat de SSPO's kunnen worden gebruikt in telecommunicatietoepassingen, scanners, printers, kopieerapparaten, interfacecontrollers, grafische kaarten, PCI's, CPU's, settopboxen, LC-displays en alle andere EMC-kritische toepassingen. Het VDD-bereik is 1,8 tot 3,63 VDC. De spread spectrum oscillatoren zijn verkrijgbaar in behuizingen van 2,5 x 2,0 mm tot 7,0 x 5,0 mm, waarbij de behuizing van 2,5 x 2,0 mm wordt aanbevolen voor nieuwe ontwikkelingen vanwege de zeer gunstige prijs.
Schakelbare spreiding
Bij sommige versies kan de spreiding ook worden uitgeschakeld. De frequentiestabiliteit zonder spreiding is ±25 ppm over -40/+85°C in combinatie met een zeer lage cycle-to-cycle jitter van 30 ps. De ontwikkelaar heeft dus de mogelijkheid om een gedefinieerde spreiding in te schakelen. Dit verlaagt de ontwikkelings-, component-, opslag- en aanschafkosten aanzienlijk, omdat dezelfde oscillator kan worden gebruikt in een breed scala aan klanttoepassingen - met of zonder spreiding. Net als alle andere producten in het assortiment siliciumoscillatoren biedt ook de productgroep spread spectrum oscillatoren vrijwel onbeperkte toepassingsmogelijkheden.
Sampling en kleine series binnen één dag
Niet alleen is een groot aantal frequenties uit voorraad leverbaar in verschillende behuizingen, ook de productietermijnen van 3 - 5 weken voor alle producten liggen binnen een zeer strak tijdsbestek. Monsters en kleine series ULPO's en ULPPO's met 32.768 kHz, LPO's, UPO's, HPTLPO's, VCXO's, LPSSO's, differentiële oscillatoren, enz. kunnen nog dezelfde dag verzonden worden als de bestelling.
Waarom kwartsvervanging?
Een goedkope siliciumoscillator van 2,0 x 1,6 mm2 kan meerdere IC's tegelijk klokken. Hij heeft een frequentiestabiliteit van maximaal ±20 ppm bij -40 tot +85 °C en maximaal ±25 ppm bij -55 tot +125 °C in het frequentiebereik van 1 tot 220 MHz. Een kwarts doet dat niet! Een 2,0 x 1,6 mm kristal is verkrijgbaar vanaf 20 MHz, in een 2,5 x 2,0 mm behuizing pas vanaf 12 MHz. Afhankelijk van de behuizing en de frequentie hebben deze mini SMD-kristallen weerstanden van 250 tot 60 ohm (12 tot 64 MHz). De applicatie-ingenieurs van PETERMANN-TECHNIK komen bij de dagelijkse analyses van klantcircuits vaak tot de ontdekking dat de negatieve ingangsweerstanden van de te klokken oscillatortrappen niet groot genoeg zijn om met deze zeer kleine kristallen met hoge impedantie voldoende veiligheid te bereiken bij de transiëntrespons. Automobielklanten eisen zelfs een veiligheidsfactor van >10! Zelfs in niet-automobieltoepassingen is het niet langer mogelijk om voldoende hoge veiligheidsfactoren te bereiken met zeer kleine kwartskristallen vanwege de zeer hoge weerstanden. Bovendien vereist zelfs een heel klein kristal nog steeds minstens twee externe circuitcapaciteiten na GND, en zelfs een externe weerstand. Dit alles vereist ruimte op de printplaat, die gebruikers vaak gewoon niet hebben, of niet meer zullen hebben in de volgende miniaturisatiefase. Een oscillator van 2,0 x 1,6 mm vereist slechts 3,2 mm² printplaatruimte. Meer is er niet nodig. Deze oplossing is uiterst flexibel, zeer goedkoop, uiterst duurzaam en simpelweg onmisbaar voor de volgende fase van miniaturisatie. Een ander punt om rekening mee te houden zijn de vaak zeer hoge aandrijfniveaus van >400 µW tot 1 mW, of zelfs meer. Veel gebruikers realiseren zich vaak niet eens hoe hoog de aandrijfniveaus in hun schakelingen zijn, omdat deze waarde niet eenvoudig correct te meten is. Deze hoge aandrijfniveaus overbelasten een klein kristal extreem en kunnen de levensduur van het kristal drastisch verminderen. Hoge aandrijfniveaus zijn sowieso geen probleem voor een micro-oscillator. Schakel gewoon CLK-OUT naar XIN van de oscillatortrap en je bent klaar.
Goed advies van een klokspecialist
Om op verschillende manieren kosten te besparen, is het eerste waar je aan moet denken bij het ontwikkelen van een nieuw product de klok. Welke IC's moeten worden gebruikt, hoe kunnen ze heel dicht bij elkaar worden geplaatst zodat meerdere IC's tegelijkertijd kunnen worden geklokt met een micro-oscillator, waardoor het meervoudige gebruik van kristallen en kristaloscillatoren wordt vermeden? Hoe kan EMC worden vermeden? De applicatie-ingenieurs van PETERMANN-TECHNIK kunnen hulp en advies bieden en onmiddellijk de juiste productoplossing aan de klant presenteren en testen uit een extreem breed en diep productportfolio.
Gebaseerd op de zeer innovatieve Silicon Oscillator Technology, heeft PETERMANN-TECHNIK een zeer breed productassortiment van verschillende oscillatoren, zoals Ultra Low Power Oscillatoren, Ultra Performance Low Power Oscillatoren, High Temperature Low Power Oscillatoren, Differentiële XO's, VCXO's en VCTCXO's tot 800 MHz, VCXO's, VCTCXO's, Stratum 3 Oscillatoren en Spread Spectrum Oscillatoren. Zeer innovatieve oscillatoroplossingen zijn beschikbaar in het frequentiebereik van 1 Hz tot 800 MHz in het temperatuurbereik van -55 °C tot 125 °C, afhankelijk van de component.
PETERMANN-TECHNIK wil zijn positie als gespecialiseerde partner voor frequentiebepalende componenten verder uitbreiden en zijn klanten een extreem korte time-to-market en een verlaging van de ontwikkelings-, kwalificatie-, component-, inkoop- en infrastructuurkosten bieden dankzij hoogwaardige en uiterst innovatieve producten in combinatie met een zeer uitgebreide technische servicecatalogus en prijs- en logistieke systemen die zijn aangepast aan de toeleveringsketen en een uitstekende productkwaliteit.
Meer informatie vindt u op:
Silicium oscillatoren productoverzicht
Gepubliceerd als vakartikel in elektronik industrie 12/2014
Op tijd met siliciumoscillatoren
Technische vragen:
Telefoon: 0 81 91 / 30 53 95
E-mail: info(at)petermann-technik.de
