En la electrónica digital, la consideración de diseño más importante es la sincronización: sin señales de reloj limpias y una lógica secuencial diseñada correctamente, nada funcionará. Cuando extrapolamos eso a aplicaciones de misión crítica como la aeroespacial y la defensa, el tiempo se vuelve aún más crucial.
Esta semana, SiTime lanzó dos nuevas familias de osciladores creadas para sincronización de precisión en la industria aeroespacial y de defensa.
SiTime afirma que la nueva familia ofrece 5 veces más estabilidad, 10 veces más resiliencia ambiental y la mejor inestabilidad en condiciones extremas. Imagen (editada) cortesía de SiTime
En este artículo, discutiremos la importancia de la sincronización de precisión en estas aplicaciones y algunas características únicas de las nuevas familias de osciladores Endura de SiTime.
Cronometraje de precisión en aeroespacial y defensa
En aplicaciones militares y aeroespaciales, los dispositivos deben operar en tiempo real con poco o ningún margen de error.
En las aplicaciones aeroespaciales, la sincronización de precisión es fundamental para los sistemas de navegación, guía y control. Por ejemplo, los sistemas GPS pueden basarse en tiempos precisos para determinar con precisión la ubicación de un vehículo. Aquí, cualquier error de sincronización podría hacer que el sistema GPS produzca coordenadas incorrectas, lo que puede provocar errores de navegación e incluso colisiones. De manera similar, en aplicaciones militares, la sincronización de precisión es esencial para los sistemas de guía, comunicación y radar. Estos sistemas se basan en una sincronización precisa para funcionar correctamente y proporcionar información crítica a los operadores.
Desafortunadamente, si bien estos casos de uso en su mayoría requieren una sincronización precisa, a menudo son aplicaciones en las que es más difícil de lograr. La razón principal de esto es que las aplicaciones aeroespaciales y de defensa tienden a implementarse en condiciones ambientales extremadamente duras con temperaturas extremas, alta vibración e interferencia electromagnética (EMI). Estas condiciones pueden hacer que los osciladores tradicionales produzcan fluctuaciones y derivas, lo que provoca fallas en el sistema e incluso fallas en la misión.
TXCO y osciladores diferenciales
Para superar el impacto de las duras condiciones ambientales, dos diseños de osciladores se han vuelto muy populares. El primer diseño es el oscilador de cristal con compensación de temperatura (TCXO).
Un diagrama de alto nivel de un TXCO. Imagen cortesía de Vectron
A un alto nivel, los TCXO operan utilizando una red de compensación de temperatura y una red de tracción.
En esta arquitectura, una red de compensación detecta la temperatura ambiente, que afecta la salida del oscilador, y acciona la red de accionamiento en consecuencia para ajustar la frecuencia del oscilador. El propósito de la red de compensación es producir un voltaje que sea el complemento (180 grados fuera de fase) de la respuesta de temperatura del cristal para cancelar efectivamente los impactos de temperatura. Con TCXO, los dispositivos pueden lograr una estabilidad de temperatura de 10 a 40 veces mejor que un VCXO estándar.
Informes diferenciales. Imagen cortesía de cadencia
El otro diseño es un oscilador diferencial. Al igual que la señalización diferencial estándar, un oscilador diferencial produce dos salidas, una señal de reloj y su complemento (versión desfasada de 180 grados). Si las dos señales diferenciales se enrutan de manera idéntica y espacialmente cercanas, cualquier ruido ambiental tendrá el mismo impacto en ambas señales. En el receptor, las dos señales se restan entre sí, lo que cancela de manera efectiva cualquier ruido de modo común que se encuentre a lo largo de la traza de la PCB. De esta forma, los osciladores diferenciales ofrecen alta estabilidad y precisión para una sincronización precisa.
SiTime lanza dos incorporaciones a la serie Endura
Esta semana, SiTime lanzó dos nuevas familias de osciladores de sincronización de precisión para aplicaciones aeroespaciales y de defensa.
La primera familia es la familia Endura SiT5541, que es un oscilador reforzado basado en TCXO. El dispositivo ofrece frecuencias de salida entre 1 y 60 MHz, al tiempo que ofrece una estabilidad de ±10 ppb en un rango de temperatura de -40 °C a 105 °C. El dispositivo también ofrece resistencia a la vibración, el flujo de aire y la EMI. Además, el dispositivo viene en un paquete de 7 mm x 5 mm y ofrece un consumo de energía de solo 110 mW.
El SiTime SiT5541. Imagen cortesía de SiTime
La otra familia SiTime lanzada esta semana fueron los osciladores diferenciales Endura SiT9551/SiT9356/SiT9357 de fluctuación ultrabaja. Estos osciladores diferenciales cubren varios rangos de frecuencia, con ofertas que cubren necesidades de 1 MHz a 920 MHz. Además, los productos de esta familia cuentan con rechazo de ruido de la fuente de alimentación (PSNR) de 9 fs/mV, sensibilidad g de 0,04 ppb/g y ±20 a Estabilidad de frecuencia de ±50 ppm en un rango de temperatura completo de -55 °C a 125 °C.