無線電探空儀的SiTme MEMS定時(shí)
來源：http://m.sanctuaryinlakeelmo.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)降孛嬲尽o線電探空儀中的計(jì)時(shí)產(chǎn)品必須在擴(kuò)展溫度下可靠地運(yùn)行。
SiTime MEMS 定時(shí)解決方案可在惡劣的工作條件下（從寬溫度到摩擦和振動(dòng)）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(shí)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(dòng)問題
抗沖擊和抗振動(dòng)
二、尺寸和功率效率
占地面積小
低功耗
驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)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(shí) MTBF
每天向世界各地發(fā)射數(shù)百個(gè)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(duì)濕度、風(fēng)、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(gè)時(shí)鐘：
1、微控制器時(shí)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(diǎn)。
2、RTC 時(shí)鐘：此應(yīng)用程序中可選，因?yàn)?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(shí)鐘：由 TCXO 提供。
4、RF 發(fā)射器時(shí)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(shí)（商業(yè)級(jí)產(chǎn)品）
SiTime MEMS 定時(shí)產(chǎn)品是各種工業(yè)應(yīng)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(xiàng)的廣泛組合，從而消除了與石英產(chǎn)品相關(guān)的長交貨時(shí)間和定制成本。
| 設(shè)備 | 主要特點(diǎn) | 關(guān)鍵價(jià)值 |
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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(biāo)準(zhǔn)封裝選項(xiàng) 抗 EMI 能力 |
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MHz 振蕩器 SiT8021 1 至 26 MHz |
超低功耗：6.144 MHz、1.8 V、10 pF 負(fù)載時(shí)< 270 μA 1.5 x 0.8 mm 封裝 ±50 和 ±100 ppm 選項(xiàng) 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 |
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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(dòng)要求 PCB 占用空間小，布局更輕松 由于靈活性，設(shè)計(jì)簡單 更好的 MEMS 可靠性 |
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超級(jí) TCXO SiT5155 12 個(gè)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(shè)計(jì) 更高的動(dòng)態(tài)性能，可在惡劣環(huán)境中更快地鎖定衛(wèi)星 |
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超級(jí) 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(shè)計(jì) 低相位噪聲 數(shù)字控制，上拉速度高達(dá) ±400 頁/分鐘 |
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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(jìn)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(jìn)一步節(jié)省了空間 |
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32.768K振蕩器 SiT1569 1 Hz 至 462.5 kHz MHz |
100 kHz 時(shí)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(jìn)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(jìn)一步節(jié)省了空間 |
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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(jìn)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(jìn)一步節(jié)省了空間 |
無線電探空儀的 MEMS 定時(shí)（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(yīng)用而設(shè)計(jì)。它們可以在工廠編程為頻率、輸出和電源電壓選項(xiàng)的廣泛組合，從而消除了與石英產(chǎn)品相關(guān)的長交貨時(shí)間和定制成本。
| 設(shè)備 | 主要特點(diǎn) | 關(guān)鍵價(jià)值 |
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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(dòng) < 0.5 ps RMS[1] 1.8 V、2.5 V、3.3 V |
更好的頻率和抖動(dòng)裕量增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)健性 輕松使用任何設(shè)備配置 MEMS 可靠性 將振蕩器的 EMI 降至最低 |
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差分振蕩器 SiT9356 1 至 220 MHz SiT9357 220 MHz 至 944 |
低抖動(dòng) 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(dòng)要求 PCB 占用空間小，布局更輕松 由于靈活性，設(shè)計(jì)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 |
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差分晶振 SiT9551 14 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率，從 25 MHz 到 644 MHz |
低抖動(dòng) 70 fs RMS[1] LVPECL、LVDS、HCSL、FlexSwing ±20 和 ±50 ppm 頻率穩(wěn)定性 高達(dá) -55°C 至 125°C 2016、2520 和 3225 封裝 |
滿足苛刻的抖動(dòng)要求 PCB 占用空間小，布局更輕松 由于靈活性，設(shè)計(jì)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 |
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超級(jí) 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(dòng) （rms） 更高的動(dòng)態(tài)性能，可在惡劣環(huán)境中更快地鎖定衛(wèi)星 |
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32.768 kHz 超級(jí) 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(dú)特組合 - 只有 MEMS 才能實(shí)現(xiàn)！ 在不影響功耗的情況下實(shí)現(xiàn)快速 GNSS 信號(hào)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(yùn)行：MEMS 技術(shù)不受困擾晶體的問題的影響，尤其是冷啟動(dòng)，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(dòng)電流。然而，除了存在超過晶體最大驅(qū)動(dòng)電流的風(fēng)險(xiǎn)外，它還會(huì)消耗更高的功率，這對(duì)這種電池供電的系統(tǒng)是不利的。
3、抗沖擊和振動(dòng)能力：由于 MEMS 諧振器的尺寸更小、振動(dòng)質(zhì)量更低，以及硅的強(qiáng)度更高，因此 SiTime MEMS 振蕩器的抗沖擊和振動(dòng)能力比晶體振蕩器高 100 倍。
4、低功耗：由于電池容量會(huì)隨著溫度的降低而下降，因此低功耗對(duì)于在寒冷條件下運(yùn)行的設(shè)備來說更為重要。
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