Les oscillateurs au silicium offrent aux développeurs et aux responsables de la chaîne d'approvisionnement tout ce qu'un composant moderne doit être capable de faire aujourd'hui. Une polyvalence extrême, une robustesse et une longévité extrêmes avec un MTBF de plus de 500 millions d'heures, une précision extrême couplée à des boîtiers très petits et des prix très abordables.
Les oscillateurs au silicium de PETERMANN-TECHNIK sont des remplacements directs "drop-in" d'oscillateurs à quartz et peuvent même être utilisés sans redesign du PCB. Outre les économies de coûts, l'utilisateur profite d'une durée de vie 30 fois plus longue et d'une résistance accrue aux chocs et aux vibrations, ce qui rend son application nettement plus fiable.
Les XO et TXO Ultra-Low-Power 32,768 kHz révolutionnaires avec des boîtiers de 1,5 x 0,8 mm et 2,0 x 1,6 mm marquent des points avec une consommation de courant extrêmement faible de moins de 1 µA et sont disponibles avec des stabilités à partir de ±5 ppm dans une plage de température de -40 °C à +85 °C. La réduction des amplitudes permet de diminuer encore la consommation de courant et de l'adapter parfaitement à l'application. En raison de leur très faible consommation de courant, les ULPO et ULPPO disponibles dans la plage VDD de 1,2 à 3,63 VDC conviennent parfaitement à une utilisation dans des applications alimentées par batterie telles que IoT, Wearable, GPS, RTC, µP-Clocking, Smart Metering, Smart Housing, Smartphones, Tablets, Health and Wellness Monitors, Sport Video Camera, Wireless Keyboards, Industrial (également pour des températures ambiantes élevées), Embedded Computing, Consumer Products, Automotive, et bien d'autres.
Consommation d'énergie minimale
Les XO standard à faible puissance (LPO Series) dans la gamme de fréquences de 0,2 à 137 MHz se distinguent également par des prix très avantageux, une très faible consommation de courant, des stabilités de fréquence standard très précises de ±20 ppm à -40/+85 °C et d'excellentes valeurs de gigue. Le comportement EMI d'un LPO est 54 fois meilleur que celui d'un oscillateur à quartz comparable. Les LPO disponibles dans la gamme VDD de 1,5 à 3,63 VDC ont une consommation de courant de 4,8 mA à 137 MHz. Dans des conditions comparables, un XO à quartz consomme environ 40 mA. Dans la plage de 1 à 110 MHz, les LPO ne consomment que 3,4 mA et sont en outre disponibles avec une fonction de bourrage à faible consommation. En mode veille, la consommation des LPO disponibles dans les boîtiers standard (2,0 x 1,6 ; 2,5 x 2,0 ; 3,2 x 2,5 ; 5,0 x 3,2 et 7,0 x 5,0 mm) n'est que de 0,6 µA. Pour les nouveaux designs, PETERMANN-TECHNIK propose d'utiliser des LPO dans des boîtiers de 2,0 x 1,6 mm ou 2,5 x 2,0 mm, car ces boîtiers sont nettement moins chers que les oscillateurs à quartz de même taille, ou les oscillateurs à quartz dans les boîtiers en céramique plus grands de 5,0 x 3,2 mm ou 7,0 x 5,0 mm. De plus, il est possible de créer des utilisations croisées avec d'autres versions d'oscillateurs dans ces boîtiers (par exemple : oscillateur basse puissance avec oscillateur basse puissance à spectre étalé), sans devoir créer un nouveau layout.
Un oscillateur, deux fréquences
Aucun problème avec la série LPO-2 extrêmement innovante. Dans la plage de fréquences de 1 à 110 MHz, la série LPO-2 peut émettre deux fréquences qui peuvent être appelées via la broche de sélection de fréquence. Les fréquences de sortie sélectionnables sont F0 (fréquence principale), ou une fréquence divisée de la fréquence principale. Les fréquences divisées F0/2, F0/3, F0/4 ou F0/8 peuvent être générées à partir de F0. Par exemple 50/25 MHz pour Ethernet, 24,576/12,288 MHz pour l'audio, 54/27 MHz pour la vidéo, 66/33 MHz pour le CPU ou 48/24/12 MHz pour les applications USB. Le vieillissement est de ±1 ppm après la première année et se situe donc au niveau TCXO. La stabilité standard est de ±20 ppm sur -20/+70°C, ou de ±25 ppm sur -40/+85°C. Il va de soi que les valeurs de gigue de 0,8 ps correspondent aux meilleures valeurs du secteur. Le LPO-2 permet d'économiser des coûts de développement, de qualification, de composants, d'approvisionnement et d'infrastructure grâce à l'utilisation multiple et très simple d'un oscillateur à deux fréquences différentes.
Dérive de fréquence extrêmement faible
La gamme de produits de Silizium Oscillator Technology comprend également la série UPO (low cost ultra performance oscillator) et la série HTLPO (high temperature). Dans la plage de température de -40°C à 125°C, ces oscillateurs offrent une dérive de fréquence extrêmement faible de ±20 ppm, les versions AECQ100 compatibles avec l'industrie automobile offrent même ±25 ppm sur la plage de température de -55°C à 125°C. Ces classes de précision ne sont pas possibles avec des oscillateurs à quartz de fabrication classique. La fiabilité des oscillateurs en silicium est également 30 fois supérieure à celle des oscillateurs à quartz. Du point de vue de PETERMANN-TECHNIK, on utilisera de plus en plus d'oscillateurs de très haute précision dans des boîtiers très petits, en particulier dans des domaines tels que "Infortainment Systems", "In-Vehicle Networking", "Collision Detection" et "Gear Control". Outre la résistance extrêmement élevée aux chocs et aux vibrations et les très faibles valeurs de stabilité de fréquence, les prix très avantageux ne sont pas seulement intéressants pour les clients du secteur automobile.
Oscillateurs pour la mise en réseau et l'informatique
La Silizium Oscillator Technology de PETERMANN-TECHNIK établit également de nouveaux critères pour les XO différentiels, les VCXO et les VCTCXO. Ainsi, les échantillons et les petites séries des versions disponibles en LVPECL et LVDS dans la gamme de fréquences de 1 à 800 MHz sont livrables en l'espace d'une journée. Mieux encore : ces oscillateurs disposent également d'excellentes stabilités de fréquence de ±10 ppm dans la plage de températures de 0 °C à 70 °C, et de ±15 ppm dans la plage de températures de -40 °C à 85 °C. La gigue de 0,3 ps est extrêmement faible et convient entre autres parfaitement à l'utilisation dans 10GB-Ethernet selon IEEE802.3-2005 et aux applications de télécommunication. Le vieillissement de ±5 ppm après 10 ans est inférieur à celui d'un TCXO à base de quartz. Ces oscillateurs conviennent donc aux applications telles que la mise en réseau et l'informatique, les serveurs et les applications de stockage, SONET, SATA, SAS, PCI-Express, les routeurs, les DIMM à mémoire tampon intégrale et les produits à fibre optique. Dans ce domaine également, des échantillons et des petites séries peuvent être livrés en un jour.
Un large spectre de fréquences
Les VCXO se caractérisent par un très large spectre de fréquences de 1,0 à 625 MHz avec des plages de tirage allant jusqu'à ±1600 ppm. Il est possible de choisir au choix des stabilités de fréquence de ±10 ppm à ±50 ppm sur -40/+85 °C, le vieillissement à long terme est de ±5 ppm après 10 ans. Pour les VCXO également, l'accent est mis sur d'excellentes performances de gigue, une variabilité maximale, une robustesse extrême et des prix très abordables, comme pour les VCTCXO et les oscillateurs Stratum 3.
Oscillateurs spread-spectrum
La gamme de produits de la Silicon Oscillator Technology est complétée par des oscillateurs à spectre étalé de faible puissance et de haute performance (série LPSSO) dans la gamme de fréquences standard de 1 à 220 MHz. Les plages d'étalement au centre s'étendent de ±0,125 à ±2,0 %, ou les plages d'étalement vers le bas de -0,25 à -4 %, ce qui permet aux SSPO d'être utilisés entre autres dans les applications de télécommunication, les scanners, les imprimantes, les photocopieurs, les contrôleurs d'interface, les cartes graphiques, les PCI, les CPU, les décodeurs, les écrans à cristaux liquides ainsi que toutes les autres applications critiques en termes de CEM. La plage VDD est de 1,8 à 3,63 VDC. Les oscillateurs à spectre étalé sont disponibles dans des boîtiers de 2,5 x 2,0 mm à 7,0 x 5,0 mm, le boîtier de 2,5 x 2,0 mm étant recommandé pour les nouveaux développements en raison de son prix très avantageux.
Spread désactivable
Sur certaines versions, le spread peut également être désactivé. La stabilité de fréquence sans spread est de ±25 ppm sur -40/+85°C, associée à une très faible gigue cycle-to-cycle de 30 ps. Le développeur a ainsi la possibilité d'activer un spread défini. Cela réduit considérablement les coûts de développement, de composants, de stockage et d'approvisionnement, car le même oscillateur peut être utilisé dans les applications les plus diverses chez le client - avec ou sans spread. Comme tous les autres produits de la gamme des oscillateurs au silicium, le groupe de produits des oscillateurs à spectre étalé offre également des possibilités d'utilisation presque illimitées.
Échantillonnages et petites séries en un jour
Non seulement de très nombreuses fréquences sont disponibles en stock dans différents boîtiers, mais les délais de fabrication en série, de 3 à 5 semaines pour tous les produits, se situent dans une fenêtre temporelle très étroite. Pour les ULPO et ULPPO à 32,768 kHz, les LPO, les UPO, les HPTLPO, les VCXO, les LPSSO, les oscillateurs différentiels, etc., les échantillons et les petites séries peuvent être envoyés le jour même de la commande.
Pourquoi remplacer le quartz ?
Un oscillateur en silicium à bas coût de 2,0 × 1,6 mm2 peut cadencer plusieurs CI simultanément. Il a des stabilités de fréquence de ±20 ppm maximum sur -40 à +85 °C et de ±25 ppm maximum sur -55 à +125 °C dans la gamme de fréquences de 1 à 220 MHz. Ce qui n'est pas le cas d'un quartz ! Un quartz de 2,0 × 1,6 mm est disponible à partir de 20 MHz, en boîtier de 2,5 × 2,0 mm2 seulement à partir de 12 MHz. Ces mini-quartz SMD disposent, selon le boîtier et la fréquence, de résistances de 250 à 60 ohms (12 à 64 MHz). Les ingénieurs d'application de PETERMANN-TECHNIK constatent très souvent, à partir des analyses de circuits clients effectuées quotidiennement, que les résistances d'entrée négatives des étages d'oscillateurs à cadencer ne sont pas assez grandes pour obtenir une sécurité d'oscillation suffisante avec ces très petits quartz à haute impédance. Les clients du secteur automobile exigent même un facteur de sécurité de >10 ! Même dans les applications non automobiles, les très petits quartz ne permettent pas d'atteindre des facteurs de sécurité suffisamment élevés en raison des résistances très élevées. En outre, même un quartz très petit nécessite toujours au moins deux capacités de commutation externes après GND, voire une résistance externe. Tout cela nécessite de la place sur le PCB, que les utilisateurs n'ont souvent tout simplement pas, ou n'auront plus au prochain niveau de miniaturisation. Un oscillateur de 2,0 x 1,6 mm ne nécessite que 3,2 mm² de surface PCB. C'est tout ce dont on a besoin. Cette solution est extrêmement flexible, très avantageuse, extrêmement durable et tout simplement incontournable pour la prochaine étape de miniaturisation. Un autre point à considérer est le niveau d'entraînement souvent très élevé de >400 µW à 1 mW, voire plus. De nombreux utilisateurs ne savent même pas quel est le niveau d'entraînement dans leurs circuits, car il n'est pas facile de mesurer correctement cette valeur. Ces niveaux d'excitation élevés surchargent énormément un petit quartz et peuvent réduire drastiquement sa durée de vie. Pour un micro-oscillateur, les niveaux d'entraînement élevés ne sont de toute façon pas un problème. Il suffit de commuter CLK-OUT sur XIN de l'étage de l'oscillateur, et le tour est joué.
Les bons conseils d'un spécialiste du clocking
Pour pouvoir réduire les coûts de diverses manières, il faut d'abord considérer le clocking lors d'un nouveau développement. Quels sont les CI à utiliser, comment les placer très près les uns des autres pour pouvoir cadencer plusieurs CI en même temps avec un micro-oscillateur et éviter ainsi d'utiliser plusieurs fois des quartz et des oscillateurs à quartz ? Comment éviter la CEM ? Les ingénieurs d'application de PETERMANN-TECHNIK sont en mesure d'apporter leur aide en paroles et en actes et de présenter et d'échantillonner immédiatement au client la solution produit appropriée à partir d'une gamme de produits extrêmement large et profonde.
Sur la base de la très innovante Silizium Oscillator Technology, PETERMANN-TECHNIK dispose d'une très large gamme d'oscillateurs les plus divers, comme par exemple les oscillateurs Ultra Low Power, les oscillateurs Ultra Performance Low Power, les oscillateurs High Temperature Low Power, les XOs différentiels, les VCXOs et VCTCXOs jusqu'à 800 MHz, les VCXOs, les VCTCXOs, les oscillateurs Stratum 3 ainsi que les oscillateurs Spread-Spectrum. Des solutions d'oscillateurs très innovantes sont disponibles dans la gamme de fréquences de 1 Hz à 800 MHz et dans une plage de températures de -55 °C à 125 °C, selon le composant.
Grâce à des produits de haute qualité et extrêmement innovants, combinés à un catalogue de prestations techniques très complet et à des systèmes de prix et de logistique adaptés à la chaîne d'approvisionnement, ainsi qu'à une excellente qualité des produits, PETERMANN-TECHNIK veut continuer à renforcer sa position de partenaire spécialisé dans les composants déterminant la fréquence et offrir à ses clients un délai de mise sur le marché extrêmement court et une réduction des coûts de développement, de qualification, de composants, d'approvisionnement et d'infrastructure.
Plus d'informations sous :
Vue d'ensemble des oscillateurs au silicium
Publié comme article technique dans elektronik industrie 12/2014
En rythme avec les oscillateurs au silicium
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