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無線電探空儀的SiTme MEMS定時

來源：http://eitherspanlaw.com 作者：億金電子 2024年12月10

氣象氣球無線電探空儀

無線電探空儀是一種由電池供電的遙測儀器，由氣象氣球帶入大氣層。無線電探空儀從高海拔和通常極低的溫度下將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲?。無線電探空儀中的計時產(chǎn)品必須在擴展溫度下可靠地運行。

SiTime MEMS 定時解決方案可在惡劣的工作條件下（從寬溫度到摩擦和振動）提供穩(wěn)健的性能。此外，它們可用于更小、更輕便的封裝器，并提供低功耗特性。

SiTime MEMS 定時優(yōu)勢

一、環(huán)境穩(wěn)健

在溫度范圍內(nèi)具有出色的穩(wěn)定性

無冷啟動問題

抗沖擊和抗振動

二、尺寸和功率效率

占地面積小

低功耗

驅(qū)動多個負載

三、易于使用，經(jīng)久耐用

寬工作溫度

無 quartz 可靠性問題

> 20 億小時 MTBF

每天向世界各地發(fā)射數(shù)百個無線電探空儀，是氣象數(shù)據(jù)的重要來源。無線電探空儀測量各種大氣參數(shù)，例如高度、壓力、溫度、相對濕度、風、宇宙射線、臭氧濃度。數(shù)據(jù)通過無線電鏈路傳輸?shù)降孛嬲尽?/span>

無線電探空儀依賴于幾個時鐘：

1、微控制器時鐘：通常在 16 到 40 MHz 范圍內(nèi)。雖然晶體諧振器可用于此目的，但 SiTime晶振具有許多優(yōu)點。

2、RTC 時鐘：此應用程序中可選，因為 GPS 具有晝夜功能。一些無線電探空儀配備了它。

3、GNSS 接收器時鐘：由 TCXO 提供。

4、RF 發(fā)射器時鐘：可由晶體諧振器、振蕩器或 TCXO 提供，具體取決于所使用的發(fā)射器芯片組。

無線電探空儀的 MEMS 定時（商業(yè)級產(chǎn)品）

SiTime MEMS 定時產(chǎn)品是各種工業(yè)應用的理想選擇。它們可以在工廠編程為頻率、輸出和電源電壓選項的廣泛組合，從而消除了與石英產(chǎn)品相關的長交貨時間和定制成本。

設備	主要特點	關鍵價值
MHz 振蕩器 SiT8918 1 至 110 MHz	-40°C 至 85°C ±20 至 ±50 ppm 頻率穩(wěn)定性 2.0 x 1.6 mm、2.5 x 2.0 mm、3.2 x 2.5 mm、5.0 x 3.2 mm、7.0 x 5.0 mm 封裝	高可靠性高溫操作各種標準封裝選項抗 EMI 能力
MHz 振蕩器 SiT8021 1 至 26 MHz	超低功耗：6.144 MHz、1.8 V、10 pF 負載時< 270 μA 1.5 x 0.8 mm 封裝 ±50 和 ±100 ppm 選項 1.62 至 3.63 V 電源	節(jié)省電力，最大限度地延長電池壽命節(jié)省電路板空間
Differential Oscillator SiT9501 25 至 644.5 MHz	±20 至 ±50 ppm 頻率穩(wěn)定性 LVPECL、LVDS、HCSL 1.8 V 至 3.3 V -40°C 至 105°C 2.0 x 1.6 mm、2.5 x 2.0 mm、3.2 x 2.5 mm 封裝	滿足苛刻的抖動要求 PCB 占用空間小，布局更輕松由于靈活性，設計簡單更好的 MEMS 可靠性
超級 TCXO SiT5155 12 個頻率，從 10 MHz 到 40 MHz	±0.5 ppm 頻率穩(wěn)定性 -40°C 至 105°C 5.0 x 3.2 mm 封裝	專為 GNSS/GPS 設計更高的動態(tài)性能，可在惡劣環(huán)境中更快地鎖定衛(wèi)星
超級 TCXO SiT5376 1 至 220 MHz SiT5377 1 至 220 MHz	±0.1 至 ±0.25 ppm 頻率穩(wěn)定性 -40°C 至 105°C 5.0 x 3.5 mm 封裝	專為射頻系統(tǒng)設計低相位噪聲數(shù)字控制，上拉速度高達 ±400 頁/分鐘
32.768 KHz XO SiT1532 32.768 KHz SiT1534 1 至 32.768 Hz	900 nA 典型功耗 1.2 V 至 3.63 V 工作電壓 1.5 x 0.8 mm 和 2.0 x 1.2 mm 封裝	節(jié)省電力，最大限度地延長電池壽命可編程輸出擺幅，進一步節(jié)省功耗占地面積小，節(jié)省電路板空間內(nèi)部 VDD 濾波消除了外部旁路電容器：降低了 BOM 成本并進一步節(jié)省了空間
32.768K振蕩器 SiT1569 1 Hz 至 462.5 kHz MHz	100 kHz 時電流消耗為 3.3 μA ±50 ppm 穩(wěn)定性 1.5 x 0.8 mm 封裝	節(jié)省電力，最大限度地延長電池壽命可編程輸出擺幅，進一步節(jié)省功耗占地面積小，節(jié)省電路板空間內(nèi)部 VDD 濾波消除了外部旁路電容器：降低了 BOM 成本并進一步節(jié)省了空間
32.768 kHz TCXO SiT1552 32.768 KHz	±5 至 ±20 頁/分鐘 990 nA 典型消耗 1.5 V 至 3.65 V 電源范圍 1.5 x 0.8 mm 封裝	節(jié)省電力，最大限度地延長電池壽命可編程輸出擺幅，進一步節(jié)省功耗占地面積小，節(jié)省電路板空間內(nèi)部 VDD 濾波消除了外部旁路電容器：降低了 BOM 成本并進一步節(jié)省了空間

無線電探空儀的 MEMS 定時（Endura 加固產(chǎn)品）

Endura 產(chǎn)品專為航空航天、國防和其他加固型應用而設計。它們可以在工廠編程為頻率、輸出和電源電壓選項的廣泛組合，從而消除了與石英產(chǎn)品相關的長交貨時間和定制成本。

設備	主要特點	關鍵價值
單端振蕩器 SiT8944 1 至 60 MHz SiT8945 60 至 220 MHz	在溫度范圍內(nèi) ±10 至 ±50 ppm 的頻率穩(wěn)定性 -55°C 至 105°C 0.1 ppb/g 頻率穩(wěn)定性低抖動 < 0.5 ps RMS[1] 1.8 V、2.5 V、3.3 V	更好的頻率和抖動裕量增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)健性輕松使用任何設備配置 MEMS 可靠性將振蕩器的 EMI 降至最低
差分振蕩器 SiT9356 1 至 220 MHz SiT9357 220 MHz 至 944	低抖動 150 fs RMS[1] LVPECL、LVDS、HCSL、FlexSwing 在溫度范圍內(nèi) ±30 ppm 頻率穩(wěn)定性 1.8V、2.5、3.3 V -55°C 至 125°C 2.0 x 1.6 mm QFN 封裝	滿足苛刻的抖動要求 PCB 占用空間小，布局更輕松由于靈活性，設計簡單 0.04 ppb/g 加速度靈敏度，適用于惡劣環(huán)境 MEMS 可靠性將振蕩器的 EMI 降至最低
差分晶振 SiT9551 14 個標準頻率，從 25 MHz 到 644 MHz	低抖動 70 fs RMS[1] LVPECL、LVDS、HCSL、FlexSwing ±20 和 ±50 ppm 頻率穩(wěn)定性高達 -55°C 至 125°C 2016、2520 和 3225 封裝	滿足苛刻的抖動要求 PCB 占用空間小，布局更輕松由于靈活性，設計簡單 0.04 ppb/g 加速度靈敏度，適用于惡劣環(huán)境 MEMS 可靠性將振蕩器的 EMI 降至最低
超級 TCXO SiT5146 1 至 60 MHz	±0.5 至 ±2.5 ppm 頻率穩(wěn)定性 -55°C 至 105°C 5.0 x 3.2 mm 封裝	超寬工作溫度 0.31 ps 低相位抖動（rms）更高的動態(tài)性能，可在惡劣環(huán)境中更快地鎖定衛(wèi)星
32.768 kHz 超級 TCXO SiT7910 32.768 KHz	±0.1 至 ±0.4 ppm 頻率穩(wěn)定性 -55°C 至 105°C 5 μA 電流消耗 3.5 ppm 在 85°C 下 20 年老化 2.5 x 2.0 mm 陶瓷封裝	低功耗和頻率穩(wěn)定性的獨特組合 - 只有 MEMS 才能實現(xiàn)！在不影響功耗的情況下實現(xiàn)快速 GNSS 信號采集

SiTime 振蕩器在無線電探空儀中的優(yōu)勢

1、寬工作溫度范圍：從地面到平流層，無線電探空儀暴露在很寬的溫度下。

2、保證在 -55°C 下運行：MEMS 技術不受困擾晶體的問題的影響，尤其是冷啟動，即晶體在低溫下無法開始振蕩。解決石英晶體這一限制的方法之一是增加晶體驅(qū)動電流。然而，除了存在超過晶體最大驅(qū)動電流的風險外，它還會消耗更高的功率，這對這種電池供電的系統(tǒng)是不利的。

3、抗沖擊和振動能力：由于 MEMS 諧振器的尺寸更小、振動質(zhì)量更低，以及硅的強度更高，因此 SiTime MEMS 振蕩器的抗沖擊和振動能力比晶體振蕩器高 100 倍。

4、低功耗：由于電池容量會隨著溫度的降低而下降，因此低功耗對于在寒冷條件下運行的設備來說更為重要。

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此文關鍵字： SiTime晶振 MEMS振蕩器

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