注意了!不正確選購有可能會(huì)增加購買石英晶體振蕩器的成本
　　晶體和振蕩器都是常見的頻率組件,我們現(xiàn)在使用和日常見到的電子產(chǎn)品,智能電子類產(chǎn)品幾乎都要用到它們,前者的成本比較低,但是從性能,穩(wěn)定性各方面來說,對(duì)比后者會(huì)較差一些.石英晶體振蕩器是在晶體的基礎(chǔ)上,升級(jí)版的石英頻率元件.因此生產(chǎn)成本也比較高,首先在技術(shù)和工藝高就要更精密,更高超,隨著現(xiàn)在的產(chǎn)品功能越來越多,對(duì)電子元器件的要求變得更高,很多廠家不得不放棄普通的石英晶體方案,改用價(jià)格較高的晶體振蕩器.
　　成本提高了生產(chǎn)廠家們當(dāng)然是不愿意的,因此在采購時(shí)想盡辦法與供應(yīng)商協(xié)商,花費(fèi)大量的人力和時(shí)間尋找低價(jià)格的振蕩器,然而一分錢一分貨,價(jià)格偏低的石英振蕩器品質(zhì)無法保證,投入到生產(chǎn)當(dāng)中一旦有問題,損失將是難以估量的,因此購買電子元器件一定要選擇正規(guī)的廠家和渠道來源.當(dāng)然,除了貨比三家找最低價(jià)格這個(gè)方法之外,也有不用高成本采購正品晶振的方法.三種情況檢查了何時(shí)使用振蕩器和晶體的設(shè)計(jì)問題和價(jià)值.
　　您是否考慮過使用晶體振蕩器和MEMS可編程晶振的實(shí)際成本?當(dāng)晶體的價(jià)格看起來如此便宜時(shí),至少在表面上,這個(gè)問題可能不是您選擇過程中的首要問題.但是,盡管晶體組件的成本通常較低,但是一旦計(jì)算出總設(shè)計(jì)成本,情況就大不相同了.
　　美國SiTime晶振公司聽到了許多客戶的電話,他們遇到晶體設(shè)計(jì)問題,例如冷啟動(dòng)故障,晶體不匹配引起的振蕩器電路問題或無法通過EMI測試.這些問題會(huì)導(dǎo)致開發(fā)過程中工程成本超支,并可能導(dǎo)致成本高昂的質(zhì)量問題.另外,延遲產(chǎn)品發(fā)布日期可能會(huì)導(dǎo)致失去寶貴的機(jī)會(huì).在這里,我們分享了三種情況,當(dāng)面對(duì)晶體設(shè)計(jì)問題時(shí),客戶來到SiTime來降低他們的總體擁有成本.
　　但是首先讓我們簡要介紹一下基礎(chǔ)知識(shí)——晶體(XTAL)和振蕩器(XO)有什么區(qū)別?石英晶體(有時(shí)稱為諧振器)是一種運(yùn)動(dòng)/諧振的無源設(shè)備,它連接到其定時(shí)的芯片中的外部振蕩電路,例如SoC,微控制器或處理器,如左下方所示.

　　右圖所示的振蕩器是一種集成的時(shí)序解決方案,在一個(gè)有源器件中包含一個(gè)諧振器和一個(gè)振蕩器IC.就SiTime振蕩器而言,該諧振器基于硅MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù),而不是傳統(tǒng)的石英晶體.這種架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的“即插即用”計(jì)時(shí)產(chǎn)品,這些產(chǎn)品具有靈活性,并且很容易在系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)計(jì).
總共成本:
　　振蕩器具有易于解決的功能,因?yàn)樗鼈儼墓δ芎吞匦钥梢越鉀Q常見且通常很困難的時(shí)序設(shè)計(jì)問題,如以下情況所示.頻率穩(wěn)定性和封裝尺寸的XTAL和XO的價(jià)格[1].計(jì)時(shí)組件的價(jià)格加上解決該問題所需的工程工時(shí)成本(基于每小時(shí)50美元).根據(jù)生產(chǎn)量和工程時(shí)間,每種情況都有不同的斷點(diǎn).當(dāng)數(shù)量大并且大批量分?jǐn)傇O(shè)計(jì)成本時(shí),使用晶體進(jìn)行設(shè)計(jì)的成本就會(huì)降低,這不足為奇.相反,當(dāng)數(shù)量較少時(shí),使用振蕩器的成本較低.但是這個(gè)故事還有更多.
　　由于項(xiàng)目設(shè)計(jì)延遲而導(dǎo)致的機(jī)會(huì)成本未計(jì)入以下計(jì)算中,這在某些市場中可能是巨大的.在某些情況下,外部服務(wù)和測試會(huì)產(chǎn)生額外費(fèi)用,而這些費(fèi)用也可能是巨大的.此外,還有其他懲罰措施,例如,用于板子重新旋轉(zhuǎn)的附加材料/組件的成本,晶體所需的負(fù)載電容器的成本以及電容器所消耗的額外板子空間,所有這些都會(huì)使方程式更傾向于使用有源晶振.為簡單起見,在以下示例中,我們僅包括了計(jì)時(shí)組件的成本和糾正晶體問題的工程時(shí)間.
1.晶振與振蕩器的成本–冷啟動(dòng)失敗
　　與晶體不同,MEMS振蕩器沒有啟動(dòng)問題.在這種情況下,需要15個(gè)小時(shí)的工程工作來糾正晶體啟動(dòng)問題.在這里,通過相對(duì)較快的解決方案,當(dāng)產(chǎn)量約為2800單位或更少時(shí),就可以實(shí)現(xiàn)使用MEMS振蕩器的成本優(yōu)勢.

2.晶振與振蕩器的成本–晶振不匹配會(huì)導(dǎo)致振蕩器故障
　　由于振蕩器是一種集成解決方案(將諧振器和振蕩器IC組合在一個(gè)封裝中),因此消除了匹配誤差.設(shè)計(jì)人員無需擔(dān)心晶體運(yùn)動(dòng)阻抗,諧振模式,驅(qū)動(dòng)電平,振蕩器負(fù)電阻或其他配對(duì)注意事項(xiàng).在這種情況下,需要40個(gè)小時(shí)的工程工作來糾正匹配問題,使使用振蕩器放樣的成本大約為8,000個(gè)單位或更少.

3.晶振與振蕩器的成本–EMI合規(guī)性失敗
　　時(shí)鐘通常是導(dǎo)致系統(tǒng)EMI(電磁干擾)的最大因素,它可能導(dǎo)致原型無法通過一致性測試.SiTime可編程MEMS振蕩器提供了多種技術(shù),可快速輕松地降低EMI.一種這樣的技術(shù)是擴(kuò)頻時(shí)鐘.另一個(gè)功能是FlexEdge™,這是一種可編程功能,用于調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)的上升/下降時(shí)間(轉(zhuǎn)換速率)以降低EMI.
　　另一方面,晶體沒有這些功能.如果設(shè)計(jì)人員需要使用屏蔽或在晶體中添加擴(kuò)頻時(shí)鐘發(fā)生器IC,則會(huì)增加成本和電路板空間.另外,租用消聲室進(jìn)行額外測試可能還會(huì)產(chǎn)生$3,000的費(fèi)用.要重新設(shè)計(jì)電路板并進(jìn)行重新測試,可能需要花費(fèi)50個(gè)小時(shí)的工程工作,因此使用MEMS振蕩器的體積大約為11,000或更少將更加有利.并且這不包括上述額外的材料和測試設(shè)施成本.

底線–全面節(jié)省:
　　除了直接成本外,還有其他因素會(huì)影響石英晶體諧振器設(shè)計(jì)的成本.例如,振蕩器可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載.這意味著一個(gè)振蕩器可以代替多個(gè)晶體,而晶體只能為一個(gè)設(shè)備提供信號(hào).此外,SiTime MEMS振蕩器基于可編程架構(gòu),可在很寬范圍內(nèi)的任何頻率,穩(wěn)定性和電壓下輕松使用.這為設(shè)計(jì)師優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性.

　　如果需要更改規(guī)格,可編程性還可以減少鑒定工作的成本.節(jié)省時(shí)間的好處是可能的,因?yàn)镸EMS振蕩器(在編程之前)可以生成數(shù)百萬個(gè)零件編號(hào)和規(guī)格組合,所有零件和零件都具有相同的基本零件.最大的間接節(jié)省之一可能是更高的可靠性和質(zhì)量.與具有約2500萬MTBF的典型石英器件相比,SiTimeMEMS振蕩器具有10億小時(shí)以上的MTBF(平均故障間隔時(shí)間)更高的可靠性.而且我們的設(shè)備所提供的質(zhì)量低于2DPPM,這是石英設(shè)備的30倍左右.加上SiTime MEMS振蕩器,與石英晶體相比,具有更好的抗沖擊和振動(dòng)的存活率.
　　較高的石英晶體故障率會(huì)在許多方面增加成本,例如,根本原因分析所需的資源成本增加或額外的服務(wù)和更換成本.加上質(zhì)量問題對(duì)公司聲譽(yù)的損害,可能會(huì)對(duì)公司的利潤產(chǎn)生巨大而持久的負(fù)面影響.使用石英晶體振蕩器代替晶體可以在許多方面降低成本.當(dāng)采購著重于降低組件成本時(shí),請(qǐng)記住,從長遠(yuǎn)來看,放眼全局將最終節(jié)省開支.
　　在遇到石英晶體振蕩器成本過高,方案難以通過的情況下,不妨可以考慮采用MEMS振蕩器代替的可能性,自2005年SiTime公司開發(fā)出降低成本的方法以來,MEMS可編程振蕩器得到快速發(fā)展,目前已成功代替多種石英振蕩器料號(hào).從以上3個(gè)方面看,選對(duì)正確的設(shè)計(jì),就可以降低采購的成本.
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