SiTime的温度补偿晶体振荡器(TCXO)正量产-5G时钟产品解决方案

　　Elite Platform专为5G和LTE-Advanced移动网络中基于IEEE 1588的同步而设计，支持更小，密度更高的集成无线电，可安装在灯柱，交通信号灯，电话杆和建筑物的侧面，这些地方的散热器散热有限并会变热。没有较高温度的组件，无线电性能可能会降低，包括失去同步。同步使网络能够维持服务质量和操作可靠性，并且在最新一代的4G和5G网络中使用eCPRI和分布式体系结构会增加同步的时序复杂性。

　　SiTime的SiT5356和SiT5357 Elite平台MEMS Super-TCXO可提供-40°C至+ 105°C的扩展工作温度范围，确保在有限的气流，温度变化，机械冲击，振动，电源噪声和电磁干扰。

　　高温操作

　　尽管温度变化，TCXO仍可提供稳定的频率，但在+ 85°C以上的工作温度下却很难找到TCXO，长期以来，TCXO一直被认为是工业应用的上限。但是，小型电池的严格包装要求导致系统外壳的内部温度超过工业规范。即使使用主动冷却的系统(例如无刷直流风扇)将温度保持在指定的工作范围内，也可能会发生故障。与电子部件相比，如果MTBF较低，则冷却风扇可能会发生故障。由于存在这种风险，因此在冷却系统出现故障的情况下，使用具有较大最大温度范围的组件可提供一定的余量。

　　SiTime评估了各种石英振荡器的性能，测量了超过额定+ 85°C工作温度范围的稳定性，测试了+ 125°C的性能(见图1)。

　　图1对比TCXO频率稳定性

　　该图显示了与额定温度为-40°C至+ 125°C的SiTime SiT5356 Super-TCXO相比，在这些较高温度下的性能下降。为了使比较容易，将每个器件的值归一化为+ 85°C时的输出频率。基于MEMS的Super-TCXO几乎没有降解，而石英TCXO的降解超过28,000 ppb。

　　由于石英振荡器的频率偏移非常大，因此很难评估图1中SiT5356的实际性能。图2展示了+ 85°C至+ 125°C区域的放大图，其偏移约为在+ 125°C下-50 ppb。

　　图2是SiT5356的频率稳定性的近视图

　　虽然频率稳定性是精密振荡器的关键性能指标，但另一个重要指标是频率与温度的斜率(Δf/ΔT)。在需要使用IEEE 1588进行时间和频率传输的系统中，更好的Δf/ΔT可以改善时间误差。图3显示了与SiT5356 Super-TCXO相比，相同的五个工业级TCXO从+ 85°C到+ 125°C的斜率(Δf/ΔT)。同样，将曲线归一化为+ 85°C下的频率斜率。

　　图3对比TCXO频率斜率

　　石英器件的频率斜率在额定温度附近迅速下降，从+ 85°C和+ 95°C之间的10 ppb /°C增加到+ 125°C时的几乎3000 ppb /°C。基于MEMS的SiT5356在+ 105°C时的频率斜率优于2 ppb /°C，在+ 125°C时仅增加至8 ppb /°C。

　　系统影响

　　TCXO用于要求高稳定性频率参考的应用中，例如蜂窝远程无线电头。随着社区和运营商要求使用更小的无线电，设备必须在越来越热的环境中运行。为此，需要一种能够承受高温并保持系统功能的定时解决方案。SiTime的Super-TCXO的扩展温度操作有助于确保这些系统在压力较大的环境中继续运行，从而最大程度地减少了停机时间，从而为运营商维持了创收数据流量。SiTime的计时技术具有在高温下“保持低温”的振荡器，可提供高级4G和5G网络所需的坚固性。

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