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無線電探空儀的SiTme MEMS定時

來源：http://www.hneyq.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據傳輸到地面站。無線電探空儀中的計時產品必須在擴展溫度下可靠地運行。

SiTime MEMS 定時解決方案可在惡劣的工作條件下（從寬溫度到摩擦和振動）提供穩健的性能。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 定時優勢

一、環境穩健

在溫度范圍內具有出色的穩定性

無冷啟動問題

抗沖擊和抗振動

二、尺寸和功率效率

占地面積小

低功耗

驅動多個負載

三、易于使用，經久耐用

寬工作溫度

無 quartz 可靠性問題

> 20 億小時 MTBF

每天向世界各地發射數百個無線電探空儀，是氣象數據的重要來源。無線電探空儀測量各種大氣參數，例如高度、壓力、溫度、相對濕度、風、宇宙射線、臭氧濃度。數據通過無線電鏈路傳輸到地面站。

無線電探空儀依賴于幾個時鐘：

1、微控制器時鐘：通常在 16 到 40 MHz 范圍內。雖然晶體諧振器可用于此目的，但 SiTime晶振具有許多優點。

2、RTC 時鐘：此應用程序中可選，因為 GPS 具有晝夜功能。一些無線電探空儀配備了它。

3、GNSS 接收器時鐘：由 TCXO 提供。

4、RF 發射器時鐘：可由晶體諧振器、振蕩器或 TCXO 提供，具體取決于所使用的發射器芯片組。

無線電探空儀的 MEMS 定時（商業級產品）

SiTime MEMS 定時產品是各種工業應用的理想選擇。它們可以在工廠編程為頻率、輸出和電源電壓選項的廣泛組合，從而消除了與石英產品相關的長交貨時間和定制成本。

設備	主要特點	關鍵價值
MHz 振蕩器 SiT8918 1 至 110 MHz	-40°C 至 85°C ±20 至 ±50 ppm 頻率穩定性 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準封裝選項抗 EMI 能力
MHz 振蕩器 SiT8021 1 至 26 MHz	超低功耗：6.144 MHz、1.8 V、10 pF 負載時< 270 μA 1.5 x 0.8 mm 封裝 ±50 和 ±100 ppm 選項 1.62 至 3.63 V 電源	節省電力，最大限度地延長電池壽命節省電路板空間
Differential Oscillator SiT9501 25 至 644.5 MHz	±20 至 ±50 ppm 頻率穩定性 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	滿足苛刻的抖動要求 PCB 占用空間小，布局更輕松由于靈活性，設計簡單更好的 MEMS 可靠性
超級 TCXO SiT5155 12 個頻率，從 10 MHz 到 40 MHz	±0.5 ppm 頻率穩定性 -40°C 至 105°C 5.0 x 3.2 mm 封裝	專為 GNSS/GPS 設計更高的動態性能，可在惡劣環境中更快地鎖定衛星
超級 TCXO SiT5376 1 至 220 MHz SiT5377 1 至 220 MHz	±0.1 至 ±0.25 ppm 頻率穩定性 -40°C 至 105°C 5.0 x 3.5 mm 封裝	專為射頻系統設計低相位噪聲數字控制，上拉速度高達 ±400 頁/分鐘
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	節省電力，最大限度地延長電池壽命可編程輸出擺幅，進一步節省功耗占地面積小，節省電路板空間內部 VDD 濾波消除了外部旁路電容器：降低了 BOM 成本并進一步節省了空間
32.768K振蕩器 SiT1569 1 Hz 至 462.5 kHz MHz	100 kHz 時電流消耗為 3.3 μA ±50 ppm 穩定性 1.5 x 0.8 mm 封裝	節省電力，最大限度地延長電池壽命可編程輸出擺幅，進一步節省功耗占地面積小，節省電路板空間內部 VDD 濾波消除了外部旁路電容器：降低了 BOM 成本并進一步節省了空間
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	節省電力，最大限度地延長電池壽命可編程輸出擺幅，進一步節省功耗占地面積小，節省電路板空間內部 VDD 濾波消除了外部旁路電容器：降低了 BOM 成本并進一步節省了空間

無線電探空儀的 MEMS 定時（Endura 加固產品）

Endura 產品專為航空航天、國防和其他加固型應用而設計。它們可以在工廠編程為頻率、輸出和電源電壓選項的廣泛組合，從而消除了與石英產品相關的長交貨時間和定制成本。

設備	主要特點	關鍵價值
單端振蕩器 SiT8944 1 至 60 MHz SiT8945 60 至 220 MHz	在溫度范圍內 ±10 至 ±50 ppm 的頻率穩定性 -55°C 至 105°C 0.1 ppb/g 頻率穩定性低抖動 < 0.5 ps RMS[1] 1.8 V、2.5 V、3.3 V	更好的頻率和抖動裕量增強了系統的穩定性和穩健性輕松使用任何設備配置 MEMS 可靠性將振蕩器的 EMI 降至最低
差分振蕩器 SiT9356 1 至 220 MHz SiT9357 220 MHz 至 944	低抖動 150 fs RMS[1] LVPECL、LVDS、HCSL、FlexSwing 在溫度范圍內 ±30 ppm 頻率穩定性 1.8V、2.5、3.3 V -55°C 至 125°C 2.0 x 1.6 mm QFN 封裝	滿足苛刻的抖動要求 PCB 占用空間小，布局更輕松由于靈活性，設計簡單 0.04 ppb/g 加速度靈敏度，適用于惡劣環境 MEMS 可靠性將振蕩器的 EMI 降至最低
差分晶振 SiT9551 14 個標準頻率，從 25 MHz 到 644 MHz	低抖動 70 fs RMS[1] LVPECL、LVDS、HCSL、FlexSwing ±20 和 ±50 ppm 頻率穩定性高達 -55°C 至 125°C 2016、2520 和 3225 封裝	滿足苛刻的抖動要求 PCB 占用空間小，布局更輕松由于靈活性，設計簡單 0.04 ppb/g 加速度靈敏度，適用于惡劣環境 MEMS 可靠性將振蕩器的 EMI 降至最低
超級 TCXO SiT5146 1 至 60 MHz	±0.5 至 ±2.5 ppm 頻率穩定性 -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（rms）更高的動態性能，可在惡劣環境中更快地鎖定衛星
32.768 kHz 超級 TCXO SiT7910 32.768 KHz	±0.1 至 ±0.4 ppm 頻率穩定性 -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	低功耗和頻率穩定性的獨特組合 - 只有 MEMS 才能實現！在不影響功耗的情況下實現快速 GNSS 信號采集

SiTime 振蕩器在無線電探空儀中的優勢

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 下運行：MEMS 技術不受困擾晶體的問題的影響，尤其是冷啟動，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動電流。然而，除了存在超過晶體最大驅動電流的風險外，它還會消耗更高的功率，這對這種電池供電的系統是不利的。

3、抗沖擊和振動能力：由于 MEMS 諧振器的尺寸更小、振動質量更低，以及硅的強度更高，因此 SiTime MEMS 振蕩器的抗沖擊和振動能力比晶體振蕩器高 100 倍。

4、低功耗：由于電池容量會隨著溫度的降低而下降，因此低功耗對于在寒冷條件下運行的設備來說更為重要。

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