双MEMS和Turbo补偿温度传感技术

SiTime晶振的精英平台™振荡器和Super-TCXO™系列基于一种新颖的架构，包括双微机电系统™芯片和混合信号CMOS IC，具有很高专业性温补晶体振荡器方案和低噪声频率合成器。该架构可实现出色的动态性能，超低抖动，宽频率范围和可编程性。凭借双MEMS技术，SiTime利用公司丰富的MEMS设计和制造专业知识以及对硅作为热，机械和电气材料的理解，生产出世界上最精确的温度传感器，从而以更低的成本实现类似低消耗恒温晶振的性能，降低功耗TCXO实现。从根本上说，它是独特的双MEMS芯片结构和Turbo Compensation™温度补偿，可实现出色的温度频率稳定性和对动态热干扰的稳健性。基于石英晶体的TCXO无法匹配双MEMS超TCXO器件的稳定性和弹性。

DualMEMS技术独特地允许在单个管芯内共同制造两个硅MEMS谐振器。一个谐振器是使用SiTime的TempFlat™MEMS技术进行设计，以实现温度范围内的平坦频率响应。在没有补偿电路的情况下，单独的温度平板微机电系统可以显着提高MEMS晶振的无补偿频率稳定性，在-40°C至+ 85°C的温度范围内，温度低于±60 ppm.温度平板微机电系统增强了频率稳定性，温度是两倍石英晶体，无需一些应用的温度传感器和外部补偿电路。对于需要更高频率稳定性的云服务器和电信基站等应用，Temp Flat MEMS极大地简化了所需的补偿电路，并降低了整体系统尺寸，功耗和成本。Dual MEMS芯片中的第二个谐振器设计用作极其精确的温度传感器。其频率对温度变化敏感，线性斜率≈±7 ppm/°C。这两个谐振器之间的频率比率提供极其快速和准确的谐振器温度读数，分辨率为30μK，带宽为100Hz。温度读数用作混合信号CMOS IC中采用的温度补偿算法的输入。最终，精英平台超级TCXO晶振的温度补偿频率偏移在-40°C至+ 85°C之间降至±1ppm以下。这种温度传感方案称为涡轮补偿。

在双MEMS结构中，温度平板硅晶振和温度传感器几乎完全热耦合，因为它们尽可能彼此物理上靠近，两个小型石英晶体元件之间只有100μm的距离。另外，定时谐振器和温度传感器谐振器通过硅热分流，硅是一种优良的热导体。这种设计大大减少了TempFlat™谐振器和温度传感器之间传热的时间常数。硅MEMS微加工技术可实现TempFlat™谐振器温度传感器谐振器具有相同的结构，具有相同（非常小）的质量和相当于环境的热路径，因此它们一起升高和降低温度，几乎没有滞后。确实发生的任何温度滞后（例如由于施加一些不对称的热通量）将非常快地稳定到其稳态条件。