¿Qué es un Oscilador MEMS?
Un oscilador MEMS es un oscilador que genera una fuente de señal de reloj esencial para los equipos electrónicos utilizando un resonador con estructura MEMS.
Tradicionalmente, los dispositivos de cristal se han utilizado habitualmente para osciladores, e incluso hoy en día se utilizan dispositivos de cristal en muchos casos, pero los osciladores MEMS son osciladores que utilizan un oscilador fabricado mediante una tecnología de proceso de microfabricación de película fina conocida como estructura MEMS (sistema microelectromecánico) en el punto de resonancia.
Los osciladores MEMS se caracterizan por poder utilizarse en pequeños dispositivos de cronometraje, su excelente resistencia a golpes y vibraciones y su gran fiabilidad. Son muy apreciados en comparación con los dispositivos de temporización convencionales.
Aplicaciones de los Osciladores MEMS
Los osciladores MEMS se utilizan en diversos dispositivos electrónicos que requieren señales de temporización y reloj. Las aplicaciones específicas incluyen una amplia gama de dispositivos electrónicos como teléfonos móviles, PC, dispositivos wearables, dispositivos conectados para automóviles y equipos médicos.
Con la introducción del 5G en los últimos años, que ha dado lugar a mayores velocidades de conexión y al auge del IoT, también se espera que el mercado de los equipos de conducción automática y RV se expanda en este campo, y se espera que los envíos crezcan notablemente en el futuro.
Principio de los Osciladores MEMS
El principio de los osciladores MEMS radica en que el resonador del oscilador está formado por un circuito que utiliza un oscilador denominado MEMS (sistema microelectromecánico), que se fabrica mediante la tecnología de microfabricación de película fina conocida como MEMS (sistema microelectromecánico). Está hecho de silicio monocristalino y, cuando funciona, el desplazamiento del transductor es muy pequeño en comparación con la longitud del hueco que lo separa de su entorno.
El principio de funcionamiento de este resonador MEMS difiere de los dispositivos de cuarzo, que utilizan el efecto piezoeléctrico para el accionamiento piezoeléctrico, en que es accionado por fuerzas de excitación electrostáticas; el circuito de oscilación MEMS dedicado y el resonador MEMS están conectados eléctricamente entre sí y se activa un circuito de mantenimiento de oscilación total, que es mecánico, El resonador MEMS puede hacerse oscilar a una frecuencia fija.
En comparación con los osciladores de cristal, la frecuencia puede ajustarse arbitrariamente mediante PLL (Phase Locked Loop), pero también preocupa el aumento del consumo de energía debido a las configuraciones más complejas de los circuitos y la tendencia al deterioro de las características de ruido por efecto de los saltos de frecuencia.
Más información sobre Osciladores MEMS
1. Comparación de las Características de Temperatura con los Osciladores de Cristal
La estructura básica de un oscilador de cristal es una combinación de una unidad de cristal y un circuito oscilador ASIC. En este caso, el sensor de temperatura utilizado para corregir las características de temperatura del oscilador está integrado en el ASIC, lo que significa que la unidad de cristal y el sensor de temperatura que debe corregirse están situados a cierta distancia el uno del otro.
Por lo tanto, en comparación con un sensor de temperatura MEMS, que puede formarse en el mismo chip, el cambio en la frecuencia de oscilación con respecto al cambio de temperatura puede ser mayor.
Los osciladores MEMS no sólo tienen la ventaja de que el cambio en la frecuencia de oscilación con respecto al cambio de temperatura es pequeño, sino también que su masa es pequeña y sus fluctuaciones características con respecto a la vibración son pequeñas,
2. Características del Ruido
Las características de ruido de los osciladores son un factor muy importante para garantizar unas buenas características de aplicación. En particular, los osciladores de cristal tienen la ventaja sobre los osciladores MEMS de que la propia estructura de cristal es muy simple, lo que facilita la obtención de características de bajo ruido.
Sin embargo, en comparación con los osciladores MEMS, su gran masa los hace propensos a sufrir fluctuaciones durante las vibraciones. Por lo tanto, en función del entorno de aplicación, los osciladores MEMS pueden ser más adecuados en términos de características de ruido.
3. Desviación de Frecuencia
Aunque los osciladores MEMS son menos rentables que los osciladores cerámicos y otros tipos de osciladores de la competencia, pueden garantizar una muy buena estabilidad de la frecuencia de oscilación. En el caso de los osciladores cerámicos en general, la desviación de frecuencia llega a ser del orden del 1%, lo que limita las aplicaciones aplicables, mientras que con los osciladores MEMS se puede conseguir una desviación de frecuencia del orden de ppm, dependiendo del tipo, que es una de las características de estos dispositivos.