Gli oscillatori come alternativa alla carenza dei condensatori

(Immagine per gentile concessione di SiTime)

Con gli attuali tempi di attesa per i condensatori che sfiorano un anno o più, gli ordini arretrati costringono le aziende a posticipare il lancio di nuovi progetti sul mercato. Secondo gli esperti del settore, prima di un'inversione della tendenza questa situazione peggiorerà.  Alcuni prevedono che la carenza di condensatori possa protrarsi fino al 2020, se non oltre. Alla luce di queste previsioni poco incoraggianti, molte aziende stanno implementando nuove strategie per ridurre la dipendenza dai condensatori. Una delle possibili soluzioni è l'uso degli oscillatori al posto dei risonatori, cosa che potrebbe risolvere anche altri problemi di progettazione.

Di seguito sono illustrate le ragioni a sostegno della sostituzione dei risonatori al cristallo di quarzo (XTAL) con oscillatori e viene spiegato perché questa soluzione sia migliore.

1) A differenza degli oscillatori, i risonatori richiedono condensatori di carico

Se un progetto non ha bisogno di condensatori, si evita di doverne attendere la consegna.

Per fornire la variazione di fase e il sostenimento dell'oscillazione, la maggior parte dei risonatori ha bisogno di condensatori di carico. Per contro, gli oscillatori combinano in un unico contenitore un risonatore e un oscillatore in CI con capacitanza su chip. In tal modo si assicura l'accoppiamento del risonatore e del circuito oscillatore e si elimina la necessità di regolare la frequenza di risonanza con condensatori esterni. Inoltre, se si usano oscillatori MEMS a 32 kHz di SiTime, non servono condensatori di disaccoppiamento dell'alimentazione.

(Immagine per gentile concessione di SiTime)

2) Gli oscillatori occupano meno spazio su scheda

Se si prende il risonatore a cristallo più piccolo attualmente disponibile e si considerano i condensatori che richiede, lo spazio totale su scheda supera i 6 mm². Se invece si usa il più piccolo oscillatore MEMS oggi sul mercato, lo spazio totale su scheda è di soli 1,7 mm². L'ingombro è di fatto ridotto a meno di un terzo.

(Immagine per gentile concessione di SiTime)

L'uso di un oscilloscopio consente di ottenere un'ulteriore riduzione dell'ingombro di temporizzazione e della distinta base, perché è un circuito attivo con un driver di uscita in grado di gestire da due a tre carichi, a seconda della forza di pilotaggio. Di conseguenza, un singolo oscillatore può sostituire più cristalli, oltre ai condensatori ad essi associati.

3) Sono attualmente disponibili oscillatori prodotti da SiTime

In assenza di condensatori, che oggi scarseggiano e hanno lunghi tempi di consegna, la maggior parte dei risonatori sono inutili.Gli oscillatori MEMS di SiTime ora sono disponibili in numerose frequenze, tensioni e stabilità all'interno di un ampio intervallo di funzionamento.

Mentre per fabbricare componenti come i condensatori e i risonatori a cristalli vengono usati materiali e processi speciali, gli oscillatori MEMS di SiTime sono prodotti secondo il packaging e i processi standard dei semiconduttori. Sfruttando l'infrastruttura del gigantesco settore dei semiconduttori - che può contare su una capacità immensa, su moltissimi fornitori, su numerosi impianti produttivi e su processi compatibili - per la produzione di oscillatori MEMS al silicio al momento esiste una supply chain estremamente solida.

Inoltre, l'architettura degli oscillatori di SiTime è programmabile. Vengono prodotti e tenuti in magazzino grandi volumi di oscillatori MEMS vuoti, poi programmati secondo le specifiche dei clienti. Pertanto, producendo oscillatori MEMS con materiali e processi standard si beneficia di un'enorme flessibilità, di una considerevole scalabilità e di tempi di consegna estremamente rapidi, senza contare poi il vantaggio della loro programmabilità.

Gli oscillatori di SiTime preprogrammati sono attualmente disponibili su Digi-Key Electronics. Se si desidera programmare immediatamente dei componenti in laboratorio, procurarsi un programmatore Time Machine II e alcuni oscillatori vuoti per creare componenti personalizzati.

Per maggiori informazioni sui vantaggi degli oscillatori leggere il white paper di SiTime: Le 8 ragioni principali per usare un oscillatore al posto di un risonatore a cristalli.