Microchip macht evakuierte Miniatur-Kristalloszillatoren robuster

Microchip Technology hat kürzlich das angekündigt EX-423 evakuierter Miniatur-Quarzoszillator (EMXO)ein Zeitmessgerät, das Hochfrequenzstabilität bei minimalem Energie- und Platzbedarf bietet. Das Unternehmen hat den EX-423 als Ergänzung zu seinem EX-421-Zeitmessgeräte-Portfolio für batteriebetriebene und raue Umgebungen entwickelt.

Der EX-423 ist für Batterieanwendungen, Meeresbodenknoten, militärische tragbare Funkgeräte, Satellitenkommunikation und mehr konzipiert. Bild mit freundlicher Genehmigung von Mikrochip

Durch die mechanische Robustheit und ein niedrigeres Dauerleistungsprofil eignet sich der EX-423 für den Einsatz in GNSS-Tracking-Systemen, militärischen tragbaren Funkgeräten und Fluggeräten.

Ein evakuierter Miniatur-Kristalloszillator

Microchip hat das entwickelt EX-423 (Datenblatt verlinkt), um weniger Platz und Strom zu verbrauchen, ohne Kompromisse bei den Funktionen einzugehen. Das Gerät wird in einem 15,2 mm x 15,2 mm großen Gehäuse geliefert und verbraucht im Dauerzustand 0,20 W bei 3,3 V, liefert einen Frequenzbereich von 10 MHz bis 20 MHz und akzeptiert eine Eingangsspannung von entweder 3,3 V oder 5,0 V.

Das Unternehmen hat den EX-423 außerdem um zahlreiche Funktionen erweitert, um ihn für raue Umgebungen robuster zu machen. Microchip hat beispielsweise eine Vierpunkt-Kristallhalterung eingebaut, die die Kraft über den Kristallrohling verteilt. Die Ausbreitungsspannungen reduzieren funktionell die g-Empfindlichkeit auf weniger als 1 ppb/g pro Achse und qualifizieren die Schocküberlebensfähigkeit auf 1.000 g gemäß MIL-STD-202 Methode 213 Bedingung E.

Typisches Phasenrauschen der EX-423. Bild mit freundlicher Genehmigung von Mikrochip

Mittlerweile liegt die Frequenzstabilität über der Temperatur bei ±5 ppb von 0 °C bis +50 °C, ±10 ppb von –20 °C bis +70 °C und ±20 ppb von –40 °C bis +85 °C und deckt damit den gesamten militärischen Betriebsbereich ab. Der EX-423 verfügt außerdem über eine Vibrationsfestigkeit von 15 g Spitze und 15 g RMS von 10 Hz bis 2000 Hz.

Viele der verbleibenden Funktionen, die Microchip im EX-423 implementiert hat, verbessern die Kompatibilität für Designer. Um die Anbindung an digitale Logik- und HF-Signalketten zu erleichtern, ermöglicht das Unternehmen Entwicklern, den HF-Ausgang des EX-423 als CMOS oder Sinuswelle zu konfigurieren.

Vakuumwärmeisolierung und Quarzmontage in Oszillatoren

Ein EMXO-Oszillator ist ein Gerät, das Frequenzstabilität durch die Verwendung eines Vakuums als passive Wärmebarriere erreicht. Da es keine Gasmoleküle gibt, die die Wärme zwischen dem Kristall und seinem Gehäuse leiten, ändert sich die Kristalltemperatur langsamer, wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern.

Diese Architektur bietet auch Leistungsvorteile. Ein EMXO verbraucht nämlich weniger Dauerstrom als ein ofengesteuerter Quarzoszillator (OCXO), der eine aktive Heizung betreibt, um den Kristall auf einem festen Temperatursollwert zu halten. Da dieser Mechanismus im Dauerzustand typischerweise 1–2 W oder mehr benötigt, ist er nicht ideal für batteriebetriebene Designs, weshalb EMXOs de facto der Favorit sind.

G-Empfindlichkeitsmessung mittels Kipptest. Bild mit freundlicher Genehmigung von Mikrowellen-Tagebuch

EMXOs können auch eine verbesserte Frequenzstabilität aufweisen, wenn Designer clevere Montagestrukturen verwenden. Wenn ein Quarzoszillator Vibrationen oder mechanischen Erschütterungen ausgesetzt ist, wirken die daraus resultierenden Beschleunigungskräfte auf den Kristallrohling und verschieben dessen Resonanzfrequenz. In vor Ort eingesetzten Systemen wie militärischen Funkgeräten oder seismischen Knotenpunkten kann diese Frequenzverschiebung die Zeitreferenz verschlechtern, solange die Vibration anhält, was die Navigationsgenauigkeit, Kommunikationssynchronisation oder Datenintegrität beeinträchtigt.

Daher kann die Montagestruktur eines Kristalls die Empfindlichkeit des Oszillators gegenüber äußeren Kräften, auch bekannt als g-Empfindlichkeit, erheblich beeinflussen. Eine verteilte Montage verringert beispielsweise die g-Empfindlichkeit des Oszillators, da mehr Befestigungspunkte verwendet werden, um die Nettobelastung des Kristalls bei einer bestimmten Stoßamplitude zu verringern.

Verfügbarkeit

Der EX-423 ist jetzt in SMD- und Durchsteckkonfigurationen erhältlich. Das Gerät ist RoHS 6-konform und verfügt optional über eine Sn63/Pb37-Lötbeschichtung.