ZHCACV1 july 2023 LMK6C , LMK6D , LMK6H , LMK6P
在使用基于晶體或 MEMS 的時(shí)鐘振蕩器設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，對振動和沖擊的靈敏度是一項(xiàng)關(guān)鍵考量因素。對振動非常敏感的器件可能會對總體系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響，從而影響相位噪聲和抖動、頻率穩(wěn)定性和長期可靠性。時(shí)鐘振蕩器需要提供對加速力、振動和沖擊具有強(qiáng)大耐受力的穩(wěn)定時(shí)鐘，因?yàn)樵诠に嚭蜏囟茸兓?，這種耐受力可以在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中提供穩(wěn)定性。
用于量化振動的兩個(gè)重要參數(shù)是應(yīng)用于器件的加速力和振動頻率。為了量化沖擊，使用了加速力和施加峰值加速度的持續(xù)時(shí)間。振動和機(jī)械沖擊會引起噪聲和頻率漂移，影響諧振器，并隨著時(shí)間的推移導(dǎo)致系統(tǒng)性能降低。在振蕩器中，振動和沖擊是導(dǎo)致相位噪聲和抖動增加、移頻和尖峰甚至諧振器及其封裝物理損壞的常見原因。相位噪聲和抖動的此類降級會直接影響系統(tǒng)性能。通常，外部干擾通過封裝耦合到微諧振器中。由于晶體振蕩器從根本上依賴于壓電式材料的振動和機(jī)械諧振，因此外部干擾會耦合到器件中，從而降低振蕩器性能。具有足夠幅度的機(jī)械沖擊也會導(dǎo)致晶體振蕩器輸出端出現(xiàn)不可逆的頻移。
與基于石英的振蕩器相比，TI BAW 振蕩器表現(xiàn)更好。TI BAW 振蕩器更不易受到振動和機(jī)械沖擊的影響，因?yàn)橹C振器的質(zhì)量更小（小幾個(gè)數(shù)量級）并且諧振頻率更高。由于質(zhì)量較小，外部加速作用于器件的力要小得多。BAW 諧振器的半導(dǎo)體制造工藝進(jìn)一步增強(qiáng)了器件的抗擾度。BAW 壓電層和金屬層周圍是布拉格鏡片，可屏蔽諧振器以使其免受環(huán)境應(yīng)力的影響。BAW 振蕩器還包括晶圓級封裝，使振蕩器成為一款強(qiáng)大可靠的產(chǎn)品。TI 的雙布拉格 BAW 諧振器不包含任何活動器件，不僅能抵御環(huán)境壓力，還具有更高的器件可靠性。
振動源存在于許多終端應(yīng)用中，包括手持移動設(shè)備、設(shè)備機(jī)箱中的冷卻風(fēng)扇、工廠自動化設(shè)備、建筑設(shè)備、行駛車輛或飛機(jī)。下表提供了不同環(huán)境條件下的振動水平示例。
| 環(huán)境(1) | 典型加速度 (g) |
|---|---|
| 樓宇 | 靜態(tài) 0.02rms |
| 牽引車 - 拖車 | （3Hz 至 80Hz）0.2 峰值 |
| 裝甲運(yùn)兵車 | 0.5rms 至 3rms |
| 船 - 平靜的海面 | 0.02 至 0.1 峰值 |
| 船 - 波濤洶涌的大海 | 0.8 峰值 |
| 鐵路 | 0.1 至 1 峰值 |
| 螺旋槳飛機(jī) | 0.3rms 至 5rms |
| 直升機(jī) | 0.1rms 至 7rms |
| 噴氣式飛機(jī) | 0.02rms 至 2rms |
| 導(dǎo)彈 - 助推階段 | 15 峰值 |
德州儀器 (TI) 的 LMK6x 振蕩器用于量化 BAW 振蕩器的振動和沖擊性能。這些器件會在 X、Y 和 Z 方向出現(xiàn)不同頻率的正弦振動。使用隨機(jī)振動模式沿每個(gè)軸重復(fù)測試。最終測試會衡量各個(gè)器件在運(yùn)行期間響應(yīng)機(jī)械沖擊時(shí)的瞬態(tài)頻率偏差。然后，在這些測試期間記錄相位噪聲（包括雜散）和頻移數(shù)據(jù)。