2-2017

Quarze und Oszillatoren
Ultra Low Power 32.768-kHz-Oszillatoren für
Metering-Applikationen
32.768-kHz-Oszillator der Serie
ULPPO zur Verfügung. Dieser
Oszillator kann mit jeder Spannung
in einen VDD-Bereich von
1,5 – 3,63 V DC betrieben werden.
Der Stromverbrauch wird mit
0,99 µA spezifiziert. Die Temperaturstabilität
des ULPPOs
beträgt ±5ppm über den Temperaturbereich
von -40/+85 °C.
Die Frequenzstabilität (Anliefergenauigkeit
plus Temperaturstabilität)
erreicht ±10ppm, die
Alterung erreicht nach 20 Jahren
±2ppm. Damit ergibt sich für die
maximale Gesamtstabilität des
ULPPO ein Wert von ±12 ppm,
inklusive der Alterung nach 10
Jahren. Das sind hervorragende
Parameter.
Zur Beschaltung
Die Zeitanforderungen in modernen
Metering-Applikationen
haben sich in den letzten Jahren
stark verschärft: Oftmals wird
eine Stunde Zeitversatz nach 7
Jahren gefordert. Dieser Wert
sollte auch über den Arbeitstemperaturbereich
der Applikation
eingehalten werden können.
Eine Stunde maximal nach 7
Jahren entspricht einer Frequenztoleranz
von ±16ppm absolut
bei 32.768 kHz. Diese Vorgaben
können nicht mehr mit normalen
32.768 kHz-Schwingquarzen
eingehalten werden. Einerseits,
weil ein 32.768 kHz nur
mit einer Frequenztoleranz bei
+25 °C von ±10ppm lieferbar
ist, andererseits beträgt die Temperaturstabilität
gut -180ppm
über den Temperaturbereich
von -40/+85 °C. Die Alterung
von ca. ±30ppm nach 10 Jahren
darf in der Genauigkeitsberechnung
nicht vergessen werden. Im
Worstcase hat ein 32.768-kHz-
Quarz eine maximale Frequenzstabilität
von +40/-220ppm (inkl.
Abgleich bei +25 °C, Temperaturstabilität
und Alterung nach
10 Jahren). Ein systematischer
Frequenzversatz, hervorgerufen
durch die internen Kapazitäten
der Oszillatorstufe des zu taktenden
ICs und Streu kapazitäten,
muss durch externe Beschaltungskapazitäten
kompensierbar
sein. Sollte ein Layout - ohne
externe Beschaltungskapazitäten
für den 32.768-kHz-Quarz
gewählt werden, dann ist dies
sehr gefährlich, denn die Genauigkeit
des Quarzes kann nicht
korrigiert oder während der
Serienfertigung sich plötzlich
ändernden PCB-Verhältnissen
angepasst werden. Eigentlich
wurde der Schnittwinkel für den
32.768-kHz-Quarz für optimale
Genauigkeit in einer Armbanduhr
entwickelt und nicht für die
meisten der Anwendungen, in
denen er heute verwendet wird.
Höchstgenaue
Zeitvorgaben
Um den höchstgenauen Zeitvorgaben
entsprechen zu können,
steht jetzt der Ultra Low Power
des ultrakleinen Gehäuses
(Grundfläche 1,2 mm 2 ) werden
keine externen Beschaltungskapazitäten
benötigt. Die
Eingangsstufe des im ULPPO
verbauten ICs filtert die Versorgungsspannung
selber. Im Vergleich
zu einem Quarz spart die
Verwendung des ULPPOs sehr
viel Platz auf der Platine, so dass
die Packungsdichte erhöht und
kleinere Platinen entwickelt werden
können. Durch die Amplitudenanpassung
kann der Stromverbrauch
des ULPPOs zusätzlich
reduziert werden.
Bei der
Platzberechnung
müssen auf der Platine für einen
Quarz auch die beiden externen
Beschaltungskapazitäten
berücksichtigt werden. Auch
der kleinste 32.768-kHz-Quarz
benötigt mit den beiden externen
Beschaltungskapazitäten immer
mehr Platz auf der PCB, als der
ULPPO selbst.
Weitere Informationen unter: info@petermann-technik.de oder
www.petermann-technik.de/products/smd-oscillators-silicon/ultra-low-power-32768-khz/smd-ultra-low-power-oscillator/
www.petermann-technik.de/products/smd-oscillators-silicon/ultra-low-power-32768-khz/smd-ultra-low-power-high-presicion-oscillator/
56 hf-praxis 2/2017