Oszillatoren können verwendet werden, um knappe Bestände an Kondensatoren zu ersetzen

(Bildquelle: SiTime)

Da die aktuelle Wartezeit für Kondensatoren ein Jahr oder mehr beträgt, zwingen die Rückstände die Unternehmen, die Fristen für die Markteinführung neuer Designs zu verlängern. Laut Aussage von Experten soll sich die Lage sogar noch weiter verschlechtern, bevor es wieder bergauf geht.  Einige Prognosen besagen, dass der Engpass bei Kondensatoren noch bis 2020 und möglicherweise länger bestehen bleiben wird. Bei solchen Prognosen suchen viele Unternehmen nach neuen Strategien, um die Abhängigkeit von Kondensatoren zu verringern. Eine Lösung besteht darin, anstelle von Resonatoren Oszillatoren zu verwenden.  Mit dieser Lösung können auch andere Designprobleme gelöst werden.

Nachfolgend finden Sie drei Gründe, die für das Ersetzen von Quarz-Resonatoren (XTALs) durch Oszillatoren sprechen und die klarstellen, warum dies die bessere Lösung ist.

1) Resonatoren benötigen Lastkondensatoren, Oszillatoren nicht

Wenn für Designs keine Kondensatoren benötigt werden, gibt es keine Wartezeiten bei Teilen.

In den meisten Resonatoren müssen Lastkondensatoren enthalten sein, um die Phasenverschiebung und die anhaltende Oszillation zu gewährleisten. Umgekehrt werden in Oszillatoren ein Resonator und ein Oszillator-IC mit On-Chip-Kapazität in einem Gehäuse kombiniert. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Resonator und Oszillatorschaltung zueinander passen und die Resonanzfrequenz nicht über externe Kondensatoren eingestellt werden muss. Außerdem sind bei der Verwendung der 32-kHz-MEMS-Oszillatoren von SiTime keine Kondensatoren zur Netzteilentkopplung erforderlich.

(Bildquelle: SiTime)

2) Oszillatoren belegen weniger Platz auf der Platine

Betrachtet man den kleinsten derzeit erhältlichen Quarz-Resonator und berücksichtigt man die Kondensatoren, die er benötigt, wird auf der Platine eine Fläche von insgesamt 6 mm² belegt. Im Gegensatz dazu belegt der derzeit kleinste im Handel erhältliche MEMS-Oszillator eine Platinenfläche von lediglich 1,7 mm².  Dadurch wird der Platzbedarf im Endeffekt auf weniger als ein Drittel reduziert.

(Bildquelle: SiTime)

Eine weitere Verkleinerung der für das Timing benötigten Grundfläche sowie der Stückliste kann durch die Verwendung eines Oszillators aus dem Grund erreicht werden, weil es sich um einen aktiven Schaltkreis mit einem Ausgangstreiber handelt, der abhängig von der Ansteuerungsstärke zwei bis drei Lasten ansteuern kann. Dadurch kann ein einzelner Oszillator mehrere Quarz-Resonatoren inklusive der zugehörigen Kondensatoren ersetzen.

3) Oszillatoren von SiTime sind derzeit problemlos verfügbar

Ohne Kondensatoren, die derzeit knapp sind und lange Vorlaufzeiten haben, sind die meisten Resonatoren nutzlos. MEMS-Oszillatoren von SiTime mit verschiedenen Frequenzen, Spannungen und Stabilität über einen weiten Betriebsbereich sind jedoch problemlos verfügbar.

Während für die Herstellung von Bauteilen wie Kondensatoren und Quarz-Resonatoren spezielle Materialien und Prozesse verwendet werden, kommen für die MEMS-Oszillatoren von SiTime standardmäßige Halbleitergehäuse und -prozesse zum Einsatz. Indem auf die Infrastruktur der gewaltigen Halbleiterbranche mit ihrer enormen Kapazität, einer Vielzahl von Anbietern, vielen Fertigungsanlagen und kompatiblen Prozessen zurückgegriffen wird, existiert derzeit eine überaus zuverlässige Lieferkette für die Herstellung von MEMS-Oszillatoren auf Siliziumbasis.

Des Weiteren ist die Architektur von SiTime-Oszillatoren programmierbar. Es werden große Mengen unprogrammierter MEMS-Oszillatoren hergestellt und gelagert, die dann entsprechend den Spezifikationen des Kunden programmiert werden. Die Herstellung von MEMS-Oszillatoren mit Standardprozessen und -materialien resultiert in Kombination mit ihrer Programmierbarkeit in einer enormen Flexibilität, Skalierbarkeit und extrem kurzen Vorlaufzeiten.

Vorprogrammierte SiTime-Oszillatoren sind momentan bei Digi-Key Electronics erhältlich. Falls der Wunsch besteht, Bauteile im Labor umgehend zu programmieren, besorgen Sie sich einen Time Machine II-Programmierer und einige Oszillator-Rohlinge, um kundenspezifische Bauteile zu erstellen.

Weitere Informationen zu den Vorteilen von Oszillatoren sind im folgenden Hintergrundartikel von SiTime zu finden: The top 8 reasons to use an oscillator instead of a crystal resonator (Die 8 wichtigsten Gründe für die Verwendung eines Oszillators anstelle eines Quarz-Resonators).