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SiTime SiT156x与SiT157x Super-TCXOs常见问题

常见问题


1. 何谓 TCXO?

TCXO 为温度补偿振荡器,相较于谐振器/晶体(X、XTAL)或时脉产生器,振荡器(XO、TCXO、VCXO)在单一装置内,同时包含谐振器与振荡器线路。


SiTime SiT156x 与 SiT157x Super-TCXOs常见问题2


2. 何谓 SiT156x 与 SiT157x Super-TCXOs?

SiT156x 系列包含 32 kHz Super-TCXOs,SiT157x Super-TCXOs 系列使用 1 Hz 至 1 MHz 频率,两者均主打±5 ppm 稳定度(初始偏移与-40 至+85°C 范围),产品尺寸为 1.2mm2。此外,这些装置在温度快速变化下,皆维持绝佳动态稳定度,让 Super-TCXOs与市面上其他产品明显有别。由于这些 Super-TCXOs 为业界体积最小、最准确、低功耗与低频率的时脉解决方案,非常适用于穿戴式装置、物联网、行动、无线模组,以及其他电池运作、空间受限的产品。


3. SiTime 如何达到准确度、小尺寸、低功耗等需求?

SiTime 采用 Temp Flat MEMS™技术,可制造出体积极小的 MEMS 全矽谐振器,面积仅 0.4mm x 0.4 mm,并搭配精密、低功耗、混合讯号的 PLL 技术,以及精准温度感测器及补偿线路。由完整的 MEMS 及可编程类比系统组成 Super-TCXO,经过仔细校准后,达到最佳准确度、最小封装及最低功耗。


4. 如何运用晶片内温度补偿?

Super-TCXOs 在多个温度点上调校,以确保在-40 至+85°C 范围内可维持绝佳稳定度(±5 ppm)。 Super-TCXOs 内含主动式温度矫正线路,以校准及矫正温度系数。


5. 何种应用需要极准确、超小型、低功耗、低频率的TCXO?

物联网与穿戴式装置产业迅速崛起,正是精准的32 kHz参考时脉最佳应用。举例来说,一般穿戴式应用的电池体积极小(通常< 300 mAHr),且空间也非常有限,Super-TCXO的时脉稳定度±5 ppm,在开关无线介面时会比石英装置更精准,并降低无线介面运作时间,进而延长电池续航力。其他适合使用低频率Super-TCXO的应用包括工业物联网(智慧电表、电子电表、照明、安全)、消费性电子产品(医疗与健康监测器、家庭自动化、携带式音讯)及行动装置(平板电脑、电子书阅读器、手机)。


6. Super-TCXO 在这些应用提供哪些功能?
TCXOs 提供多种计时功能如下:
• 即时时脉参考
• 音讯子系统参考

• 连网介面休眠时脉(蓝牙、蓝牙低功耗、WiFi)


7. 在物联网或穿戴式应用中,哪些地方会使用 32 kHz Super-TCXO 参考时脉?

穿戴式装置一般需要两项32 kHz参考时脉,分别位于BT/BLE晶片休眠时脉与MCU/SOC的即时时脉,由于SiT156x/7x TCXOs为主动式元件,可轻易驱动两项负载,因此优于谐振器。单一SiT156x/7x可取代多项石英XOs或XTALs、减少物料清单、节省空间及成本;在空间受限的电路板上,主动式TCXO亦具备配置弹性之特性。


8. 何谓休眠时脉?

当系统其他区块均闲置、休眠或关闭时,休眠时脉这项参考时脉仍持续运作,32 kHz是最理想的休眠时脉频率,因为功耗最低,亦可轻松切割至一秒为单位(做为计时用)。多数系统需要参考时脉全时运作,以驱动系统即时时脉,如此才能追踪时间变化。而在内含无线连网的系统中,当无线子系统(蓝牙、蓝牙低功耗、WiFi)未运作时,32 kHz休眠时脉可做为低功耗参考时脉。


9. 准确度(稳定度)对休眠时脉及系统功耗有何影响?

在连线状态下,无线子系统以周期休眠模式运作降低功耗,定期苏醒接收中央系统或主机程式讯号。为了在精确的时间苏醒,周边无线装置仰赖 32 kHz 休眠时脉的准确度,过往受到主仆休眠时脉的误差影响,周边装置必须提早苏醒,才不会错过来自主机的讯号,但提早启动会增加功耗,造成功耗减损。相较于传统石英晶体之稳定性为180 至 200 ppm,Super-TCXO 仅±5 ppm,可延长休眠时间,并大幅节省系统功耗。


10. SiT156x 与 SiT157x 系列内含哪些产品?

SiT 1566、SiT 1568 与 SiT 1576 为 Super-TCXO 系列首批装置,均采用 1.5 x 0.8 x 0.6 mm晶片尺寸封装,准确度极高,即便在温度快速变化的环境内,计时稳定度仍可达到± 5 ppm、在低杂讯表现下具备超低 2.5 ns 之最大整合相位抖动(IPJRMS)、35 ns 最佳峰峰周期抖动。为额外提升电路板稳定度,SiT1568 具备自动校准功能,在组装相关压力源造成的误差下,仍可维持±5 ppm 稳定度。 SiT1566 与 SiT1568 的输出频率为 32.768 kHz,SiT1576提供 1 Hz 至 1 MHz 工厂可编程频率。





11. SiT156x 与 SiT157x Super-TCXOs 是否能整合至 SIP 模组?

可以,由于 SiT156x 与 SiT157x TCXOs 均在单一晶片尺寸封装内,包含两颗全矽晶粒,故可纳入 SIP 模组,且 SiT1576 具备独特的内建自动校准功能,可补偿电路板受压力下产生的频率误差,并提升在组装、回流、底填、射出成型后的准确度。


12. 何种应用将受惠于 SIP 与模组?

穿戴式装置、物联网及行动产品均为应用范例。这些应用透过子系统模组化缩小尺寸。行动电话里的模组包括电源管理(PMU、µDC-DC 转换器)、RF/FEM 功率放大器、储存/固态硬碟、连网(BLE, WLAN)等,透过模组化,尺寸可分别缩小 35 %至90%不等。


13. 如何执行自动校准?
系统组装完成、印刷电路板可进行制造测试时,SiT1568 会在最终系统测试阶段自动校准。
• GPS 类型的精准 10 MHz 时脉适用于 SiT1568 应用
• SiT1568 32.768 kHz 时脉对比准确的 10 MHz 时脉

• 排除两者误差詳情請見產品說明書。


14. Super-TCXO 在自动校正前后的一般频率偏移为何?

组装后:±5 ppm射出成型后:±10 至± 20 ppm自动校准后:不到±5 ppm


15. 自动校准过程在生产期间需耗时多久?

一般约两秒,最长五秒内可以完成,且自动调校是在系统测试时执行,与其他系统测试同时进行,故会有时间落差。


16. SiT156x 与 SiT157x Super-TCXO 主要是用来取代 XTAL 或 XO?还是同时取代两者?

SiT156x 与 SiT157x 主要用来取代一至多个石英 XTAL,借以降低系统功耗与规格,这些系列亦可取代低频石英振荡器,进一步缩小尺寸。电池供电产品使用低频时脉,而石英晶体无法兼顾低频与极小封装,而 Super-TCXOs 可达成超小尺寸,以及 1 Hz 至 1MHz 的低频率。


17. SiTime 如何创造这么小的封装尺寸?

小尺寸向来是 MEMS 振荡器优点,石英晶体技术受物理学影响,频率愈低、晶体谐振器体积愈大;MEMS 谐振器则无此限制。 SiTime MEMS 谐振器的一般晶粒尺寸为0.4 x 0.4 mm,质量也只有一般石英晶体谐振器的三千分之一。SiTime MEMS 谐振器完全包覆在矽中,并由 CMOS 晶圆厂制造,可使用晶圆级晶片尺寸封装(WLCSP)等现代晶片封装技术。 SiT156x/7x 装置的封装尺寸为 1.5 x 0.8 mm,亦为业界最小振荡器封装。


18. 谁是竞争对手?

市面上并无直接竞争对手,SiTime 拥有体积最小、功耗最低、准确度最高的解决方案,以下对比石英 32 kHz TCXOs:


SiTime SiT156x 与 SiT157x Super-TCXOs常见问题3

19. SiT156x 与 SiT157x Super-TCXOs 的价格是否具竞争力

是,SiTime 产品价格一项极具竞争力,因为所有装置均以矽材制造,且运用无晶圆厂半导体公司模式,从半导体基础架构获益,故可提供绝佳价格,欢迎洽询参考价格。


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