SiTime車用溫補(bǔ)晶振SiT5187AC-FK-33E0-19.200000T技術(shù)規(guī)格書下載

具有多種溫度補(bǔ)償方式的溫補(bǔ)晶振,是目前比較常用一種振蕩器產(chǎn)品,但是帶有MEMS可編程功能的TCXO系列,在市場(chǎng)上并不多見(jiàn),晶振公司是專門研發(fā)和生產(chǎn)MEMS可編程系列頻率組件的,MEMS TCXO是他們家其中一種產(chǎn)品模塊.標(biāo)題上的SiT5187AC-FK-33E0-19.200000T晶振,是SiTime公司專門為汽車系統(tǒng)與車載設(shè)備專門開(kāi)發(fā)可編程溫補(bǔ)晶體振蕩器,接下來(lái)由金洛鑫電子為大家詳細(xì)介紹其生產(chǎn)技術(shù),以及布局準(zhǔn)則和注意事項(xiàng).

SiT5187是一款±0.5至±2.5ppm的MEMS Super-TCXO,旨在實(shí)現(xiàn)最佳動(dòng)態(tài)性能.它是高可靠性電信,無(wú)線和網(wǎng)絡(luò),工業(yè),精密GNSS和音頻/視頻應(yīng)用的理想選擇.SiT5187利用SiTime晶振獨(dú)特的Dual MEMS™溫度感測(cè)和Turbo Compensation™技術(shù),在存在環(huán)境壓力源的情況下可提供最佳的動(dòng)態(tài)性能,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)穩(wěn)定性.由于氣流,溫度擾動(dòng),振動(dòng),沖擊和電磁干擾.該器件還集成了多個(gè)片上穩(wěn)壓器以過(guò)濾電源噪聲,從而無(wú)需專用的外部LDO.

SiT5187可以在工廠編程為頻率,穩(wěn)定性,電壓和拉范圍的任意組合.可編程性使設(shè)計(jì)人員能夠優(yōu)化時(shí)鐘配置,同時(shí)省去了與定制每種頻率的石英器件相關(guān)的較長(zhǎng)交付時(shí)間和定制成本.有關(guān)正確的回流曲線和PCB清潔建議,請(qǐng)參考制造指南,以確保最佳性能.

[特征]

符合汽車AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn);

AEC-Q1002級(jí)溫度范圍(-40°C至+105°C)也提供3級(jí)和4級(jí);

60Hz至189MHz或200至220MHz的任何頻率,以1Hz為步長(zhǎng);

工廠可編程的選項(xiàng)可縮短交貨時(shí)間;

在氣流,熱沖擊下具有最佳動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性;

在整個(gè)溫度范圍內(nèi)具有±0.5ppm的穩(wěn)定性;

±15ppb/C典型頻率斜率(ΔF/ΔT);

沒(méi)有活動(dòng)下降或微跳;

耐沖擊,振動(dòng)和板彎曲;

片上穩(wěn)壓器消除了對(duì)外部LDO的需求;

通過(guò)I2C進(jìn)行數(shù)字頻率牽引(DCTCXO);

數(shù)字控制輸出頻率和拉范圍;

牽引范圍高達(dá)±3200ppm;

頻率拉低分辨率至5ppt;

2.5V,2.8V,3.0V和3.3V電源電壓;

LVCMOS輸出;

符合RoHS和REACH,無(wú)鉛,無(wú)鹵素,無(wú)銻.

[框圖]

圖1.SiT5187框圖

圖2.引腳分配(頂視圖)

[電氣特性]

除非另有說(shuō)明,否則所有最小值和最大值限制都是在溫度和額定工作電壓范圍內(nèi)規(guī)定的,輸出負(fù)載為15pF.典型值為25°C和3.3VVdd.

表1.輸出特性

[LVCMOS輸出的測(cè)試電路圖]

圖3.LVCMOS測(cè)試電路(OE功能)

圖4.LVCMOS測(cè)試電路(VC功能)

圖5.LVCMOS測(cè)試電路(NC功能)

[架構(gòu)概述]

SiT5187基于SiTime的創(chuàng)新ElitePlatform™,可提供出色的動(dòng)態(tài)性能,即對(duì)環(huán)境壓力的彈性,例如沖擊,振動(dòng)和快速溫度瞬變.Elite平臺(tái)的基礎(chǔ)是SiTime獨(dú)特的Dual MEMS™溫度感應(yīng)架構(gòu)和TurboCompensation™技術(shù).DualMEMS是一種無(wú)噪聲的溫補(bǔ)晶振補(bǔ)償方案.它由在同一裸片基板上制造的兩個(gè)MEMS諧振器組成.TempFlat™諧振器設(shè)計(jì)為在整個(gè)溫度范圍內(nèi)具有平坦的頻率特性,而溫度感應(yīng)諧振器通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)溫度變化敏感.這兩個(gè)諧振器之間的頻率比以20μK的分辨率提供了諧振器溫度的準(zhǔn)確讀數(shù).

通過(guò)將兩個(gè)MEMS諧振器放在同一芯片上,這種溫度感應(yīng)方案消除了諧振器和溫度傳感器之間的任何熱滯后和梯度,從而克服了傳統(tǒng)石英TCXO的固有缺點(diǎn).DualMEMS溫度傳感器驅(qū)動(dòng)了最先進(jìn)的CMOS溫度補(bǔ)償電路.具有超過(guò)100Hz補(bǔ)償帶寬的TurboCompensation設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)頻率穩(wěn)定性,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于任何石英TCXO.對(duì)于給定的系統(tǒng)設(shè)計(jì),數(shù)字溫度補(bǔ)償可在任何選定溫度范圍內(nèi)對(duì)溫度的頻率穩(wěn)定性和頻率斜率進(jìn)行額外的優(yōu)化.

SiT5187具有一系列工廠可編程選項(xiàng),可提供最大的靈活性,從而使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以配置此精密溫補(bǔ)晶振器件,以在給定應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)最佳性能.SiT5187具有三種出廠調(diào)整的穩(wěn)定性等級(jí),分別是±0.5ppm,±1.0ppm,±2.5ppm.

圖6.精英架構(gòu)

[輸出頻率和格式]

SiT5187可以在工廠編程為輸出頻率,而不會(huì)犧牲前置時(shí)間或招致通常與定制頻率石英TCXO相關(guān)的前期定制成本.

[輸出頻率調(diào)諧]

除了不可抽拉的TCXO振蕩器,SiT5187還可以通過(guò)模擬控制電壓(VCTCXO)或I2C接口(DCTCXO)支持輸出頻率調(diào)諧.I2C接口支持16種工廠編程的拉范圍選項(xiàng),范圍從±6.25ppm至±3200ppm.也可以通過(guò)I2C將上拉范圍重新編程為任何支持的上拉范圍值.

[設(shè)備配置]

SiT5187支持3種設(shè)備配置-TCXO,VCTCXO和DCTCXO.TCXO和VCTCXO選項(xiàng)與石英TCXO和VCTCXO直接兼容.DCTCXO配置通過(guò)使用I2C數(shù)字接口進(jìn)行頻率調(diào)諧來(lái)消除VCTCXO控制電壓噪聲的敏感性,從而提高了性能.

圖7.框圖-TCXO

TCXO配置生成一個(gè)固定頻率輸出,如圖22所示.該頻率由用戶在設(shè)備訂購(gòu)代碼的頻率字段中指定,然后進(jìn)行工廠編程.其他工廠可編程選項(xiàng)包括電源電壓和引腳1功能(OE或NC).

[拉動(dòng)范圍,絕對(duì)拉動(dòng)范圍]

牽引范圍是在標(biāo)稱條件下,在最大范圍內(nèi)改變控制電壓所導(dǎo)致的頻率偏差量.絕對(duì)牽引范圍(APR)是在所有環(huán)境和老化條件下保證的可控制頻率范圍.實(shí)際上,它是在考慮頻率穩(wěn)定性、溫度、電源電壓和老化等變量的容差后剩余的拉幅值,即:

APR=PR−Fstability−Faging

其中,Fstability是由于初始耐受性以及溫度、電源和負(fù)載的變化而導(dǎo)致的器件頻率穩(wěn)定性.圖8顯示了典型的SiTimeVCTCXO FVcharacteristic.FV特性隨條件而變化,因此給定輸入電壓下的頻率輸出可以變化與VC-TCXO晶振的規(guī)定頻率一樣多.對(duì)于這種VCTCXOs,頻率穩(wěn)定性和APR是相互獨(dú)立的.這允許非常廣泛的拉選項(xiàng),而不會(huì)降低頻率穩(wěn)定性.

圖8典型SiTime VCTCXO FV特性

上下控制電壓是輸入電壓范圍的指定界限,如上圖27所示.施加高于上限和下限的電壓不會(huì)導(dǎo)致輸出頻率的顯著變化.換句話說(shuō),VCTCXO的FV特性飽和超過(guò)這些電壓.圖1和圖2將這些電壓顯示為較低控制電壓和較高控制電壓.

[輸出頻率]

這款貼片晶振在訂購(gòu)代碼指定的標(biāo)稱工作頻率和拉動(dòng)范圍上電.上電后,可以通過(guò)I2C寫入相應(yīng)的控制寄存器來(lái)控制拉取范圍和輸出頻率.最大輸出頻率變化受全范圍限制的約束.拉取范圍由載入數(shù)字拉取范圍控制寄存器的值指定.控制寄存器中規(guī)定了16種拉取范圍選擇,范圍從6.25ppm至3200ppm.

ppm頻率偏移由26位DCXO頻率控制寄存器以I2C寄存器說(shuō)明中所述的二進(jìn)制補(bǔ)碼格式指定.上電默認(rèn)值是00000000000000000000000000b,它將輸出頻率設(shè)置為其標(biāo)稱值(0ppm).要更改輸出頻率,將頻率控制字寫入0x00[15:0](最低有效字)和0x01[9:0](最高有效字).首先應(yīng)寫入LSW值,然后是MSW值;寫入MSW值后啟動(dòng)頻率更改.

[串行接口配置說(shuō)明]

SiT5187包括一個(gè)I2C接口,用于訪問(wèn)控制DCTCXO頻率上拉范圍和頻率上拉值的寄存器.SiT5187I2C僅限從屬接口支持最高1MHz的時(shí)鐘速度.SiT5187I2C模塊基于I2C規(guī)范UM1024(NXPSemiconductor的2014年4月4日,修訂版).

[串行信號(hào)格式]

SCL的高電平期間,SDA線必須穩(wěn)定.僅在數(shù)據(jù)通信的SCL低電平期間才允許SDA轉(zhuǎn)換.在低SCL狀態(tài)期間僅允許一次轉(zhuǎn)換以傳送一位數(shù)據(jù).圖9顯示了詳細(xì)的時(shí)序圖.當(dāng)SCL和SDA都不由任何主設(shè)備驅(qū)動(dòng)時(shí),由于I2C總線處于邏輯HI狀態(tài),因此I2C總線處于空閑狀態(tài)上拉電阻.每筆交易均以START(S)信號(hào)開(kāi)始,并以STOP(P)信號(hào)結(jié)束.當(dāng)SCL為高電平時(shí),SDA上的高電平到低電平轉(zhuǎn)換將定義啟動(dòng)條件.STOP條件由SCDA為高時(shí)SDA由低到高的轉(zhuǎn)換來(lái)定義.啟動(dòng)和停止條件始終由主機(jī)生成.該從模塊還支持與START條件相同的重復(fù)START(Sr)條件,而不是STOP條件(藍(lán)色線在圖10中顯示了重復(fù)的START).

圖9.I2C總線中的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘時(shí)序關(guān)系

圖10.START和STOP(或重復(fù)的START,藍(lán)線)條件

[并行信號(hào)格式]

每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)為8位長(zhǎng).每次傳輸可以傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)沒(méi)有限制.首先使用MSB(最高有效位)傳輸數(shù)據(jù).詳細(xì)的數(shù)據(jù)傳輸格式如下圖12所示.確認(rèn)位必須在每次字節(jié)傳輸后出現(xiàn),并且它允許接收器向發(fā)送器發(fā)送信號(hào),告知該字節(jié)已成功接收,并且可能發(fā)送了另一個(gè)字節(jié).確認(rèn)信號(hào)的定義如下:發(fā)送器在確認(rèn)時(shí)鐘脈沖期間釋放SDA線,因此接收器可以將SDA線拉低,并在此時(shí)鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平.建立和保持時(shí)間也必須考慮在內(nèi).當(dāng)在第九個(gè)時(shí)鐘脈沖期間SDA保持高電平時(shí),這被定義為非應(yīng)答信號(hào)(NACK).然后,主機(jī)可以產(chǎn)生一個(gè)STOP條件以中止傳輸,或者產(chǎn)生一個(gè)重復(fù)的START條件以開(kāi)始一個(gè)新的傳輸.導(dǎo)致從SiT5187生成NACK的唯一條件是所發(fā)送的地址與從機(jī)地址不匹配時(shí).

當(dāng)主機(jī)從SiT5187溫補(bǔ)晶振讀取數(shù)據(jù)時(shí),SiT5187會(huì)在收到的數(shù)據(jù)末尾期待來(lái)自主機(jī)的ACK,以便從機(jī)釋放SDA線,主機(jī)可以產(chǎn)生STOP或重復(fù)的START.如果數(shù)據(jù)末尾有NACK信號(hào),則SiT5187嘗試發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù).如果nextdata的第一位為"0",則SiT5187會(huì)將SDA線保持為"0",從而阻止主機(jī)生成STOP/(re)START信號(hào).

[并行數(shù)據(jù)格式]

該I2C從模塊支持7位設(shè)備尋址格式.第8位是讀/寫位,"0"表示區(qū)域事務(wù),"1"表示寫事務(wù).寄存器地址為8位長(zhǎng),地址范圍為0到255(00h到FFh).支持自動(dòng)地址遞增,這允許將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭B續(xù)地址,而無(wú)需在第一個(gè)地址之后寫入每個(gè)地址.由于最大寄存器地址值為255,因此當(dāng)使用自動(dòng)地址遞增時(shí),地址將從255回滾為0.顯然,自動(dòng)地址遞增僅應(yīng)用于寫入連續(xù)地址.數(shù)據(jù)格式為16位(兩個(gè)字節(jié)),最重要的字節(jié)先傳輸.

圖11.并行信令格式

圖12.并行數(shù)據(jù)字節(jié)格式

[尺寸和圖案]

布局準(zhǔn)則

SiT5187使用內(nèi)部穩(wěn)壓器來(lái)最大程度地減少電源噪聲的影響.為了進(jìn)一步降低噪聲,必須使用兩個(gè)旁路電容器(0.1F和10F).旁路電容應(yīng)盡可能靠近Vdd引腳放置,通常在1-2mm之內(nèi).確保0.1µF的電容更靠近器件的Vdd和GND電源引腳.還建議將所有NC引腳連接到接地層,并在GND引腳下放置多個(gè)過(guò)孔,以最大程度地散熱.有關(guān)其他布局建議,請(qǐng)參考最佳設(shè)計(jì)布局實(shí)踐.

制造準(zhǔn)則

SiT5187Super-TCXO是精密定時(shí)設(shè)備.必須遵循正確的PCB焊接和清潔工藝,以確保最佳性能和長(zhǎng)期可靠性.

禁止超聲波或大聲波清潔:請(qǐng)勿使SiT5187經(jīng)受超聲波或大聲波清潔環(huán)境.否則,可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備永久損壞或長(zhǎng)期可靠性問(wèn)題.

沒(méi)有外殼.與傳統(tǒng)的石英晶振TCXO不同,SiT5187經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì),可在存在環(huán)境干擾(例如氣流和突然的溫度變化)的情況下可靠運(yùn)行,而不會(huì)降低性能.因此,不需要使用石英TCXO通常需要的外部覆蓋層.

回流焊曲線:要將這些設(shè)備安裝到PCB上,必須使用符合IPC/JEDECJ-STD-020的回流焊曲線.如果手動(dòng)焊接或不符合規(guī)定的回流曲線,則無(wú)法保證設(shè)備性能.

PCB清潔:表面貼裝(SMT)/回流處理后,焊劑殘留物可能會(huì)殘留在PCB上以及器件焊盤周圍.過(guò)量的殘留焊料通量可能導(dǎo)致諸如焊盤腐蝕,泄漏電流升高,頻率老化增加或其他性能下降之類的問(wèn)題.為了獲得最佳的設(shè)備性能和長(zhǎng)期可靠性,即使在使用”免清洗”助焊劑的情況下,也要在流焊工藝之后盡可能短的時(shí)間內(nèi)徹底清洗和干燥PCB.應(yīng)注意去除溫補(bǔ)晶振和PCB之間的所有殘留助焊劑.請(qǐng)注意,超聲波PCB清潔不應(yīng)與SiTime振蕩器一起使用.

SiTime MEMS精密振蕩器經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì),可在環(huán)境壓力條件下提供最穩(wěn)定的時(shí)序-氣流,快速溫度變化,沖擊,振動(dòng),電源不良和EMI.這些器件可以在廣泛的參數(shù)范圍內(nèi)編程為頻率,穩(wěn)定性,電壓和上拉范圍的任意組合,從而消除了與石英TCXO和OCXO相關(guān)的長(zhǎng)交貨時(shí)間和定制成本.

SiTime車用溫補(bǔ)晶振SiT5187AC-FK-33E0-19.200000T技術(shù)規(guī)格書下載