XCalibur™ - Die neue MEMS Oszillator Familie als “Drop-In Replacement” für 4-pin SMD Quarze

Geoffrey von Monmouths Werk “Historia regum Britanniae” machte die Artus-Sage im zwölften Jahrhundert in ganz Europa berühmt. Wer kennt nicht die Geschichte um Artus? Die Legende ist voller spannender Orte, Charaktere und Objekte. Beispielsweise dem magischen Schwert Excalibur. Der Legende nach gab Excalibur seinem Besitzer übermenschliche Kräfte, und seine Scheide machte jeden, der sie bei sich trug, unverwundbar.

Nicht umhin benennt SiTime Inc. seine neue Produktfamilie XCalibur™, in Anlehnung an dieses sagenumwogene Schwert Excalibur. Die XCaliburTM-Oszillatorfamilie, Quelle des reinen Taktes, mit sagenhaften Eigenschaften und annähernd unverwundbar gegenüber Schock und Vibration.

Bei der SiTime XCalibur™ Familie handelt es sich um aktive Resonatoren/Oszillatoren. Die Oszillatoren mit geänderter Pinbelegung wurden entwickelt, um 4-Pin-SMD-Quarze in anspruchsvollen Anwendungen wie Automobil-, Industrie- und Infrastrukturausrüstung zu ersetzen. Sie bieten eine hervorragende Stabilität über einen weiten Temperaturbereich, höhere Zuverlässigkeit, Reduzierung der Bauteile in der Stückliste und ein einfacheres Design. Durch den Einsatz der Bauteile verkürze sich die Markteinführung. Sie eliminieren klassische Designprobleme im Zusammenhang mit Quarzkristallresonatoren - wie Kaltstart, EMI-Probleme, Betrachtung der ESR-Bedingungen, negativen Widerstandsberechnungen und besondere Layoutbedingungen. Diese Resonatoren machen zudem den Einsatz von Trimmkondensatoren überflüssig, die für Quarze, betrieben in Parallelresonanz erforderlich sind. Zudem können sie zwei Takteingänge treiben, was die Anzahl der Komponenten weiter reduziert.

Mit der neuen XcaliburTM-Familie von SiTime, lassen sich ohne aufwendige Layoutänderungen, passive Quarze der Industriestandard-Gehäuse: 2.5 x 2.0 /  3.2 x 2.5mm2 durch einen zuverlässig arbeitenden MEMS Oszillator ersetzen. Basis dafür ist die modifizierte Pinbelegung der Oszillatoren. Der GPIO der MCU kann als Spg. Ausgang beschaltet werden, um den Oszillator zu versorgen.

Einfaches Ersetzen von XTAL durch XCalibur

Die MCU muss im digitalen Modus konfiguriert werden, wobei der Pin X1 des ICs auf High gesetzt wird (als Spannungsversorgung) und damit Vdd an den XCalibur™ liefert. D.h. der uP liefert die Spannungsversorgung. (Der interne „IC Oszilltor“ wir abgeschaltet)

  • Die Lastkapazität C1, im Beispiel eine 12pf-Kondensator wird durch 0,1uF. ersetzt. Die Kapazität C2 wird nicht benötigt (Bauteileeinsparung in der BOM).

Die Vorteile

  • Garantierter Start des Oszillators unter allen Bedingungen (Keine Designeinschränkungen durch ESR, Lastkapazitäten, neg. Widerstand, …)
  • Frequenzstabilität von nur ±20 ppm über einen erweiterten Temperaturbereich (-55°C bis 125°C) möglich.
  • Grundfrequenzen zwischen 1 MHz und 137 MHz mit einer Genauigkeit von 6 Dezimalstellen
  • Versorgungsspannung von 1,8 V oder 2,25 V bis 3,63 V
  • Branchenbeste G-Empfindlichkeit von 0,1 PPB/G. Schock und Vibration beständig. Die bewegte Masse der MEMS-Resonatoren von SiTime ist bis zu 3000-mal kleiner als bei Quarz
  • Industriestandard-Gehäuse: 2.5 x 2.0 / 3.2 x 2.5 mm2
  • Bessere Rauschunterdrückung: Sitime setzt hochmoderne LDOs ein, um sowohl das von der Stromversorgung eingehende Rauschen zu unterdrücken als auch EMI Einflüsse zu reduzieren.

Verfügbarkeit

Muster werde in Kürze verfügbar sein