Компания Taitien – один из ведущих производителей кварцевых компонентов для управления частотой. В статье представлен обзор основных категорий и ключевых серий выпускаемых компанией компонентов.
Компания Taitien – один из ведущих производителей кварцевых компонентов для управления частотой. В статье представлен обзор основных категорий и ключевых серий выпускаемых компанией компонентов.
Обзор кварцевых компонентов для управления частотой компании Taitien
М. Соколов Компания Taitien (до 2000 года Tai Tien Electronic) – один из ведущих производителей кварцевых компонентов для управления частотой. Компания базируется на Тайване, производственные и торговые площадки расположены на Тайване, в США, Европе и Китае. Кварцевые резонаторы, кварцевые генераторы и другие компоненты производства Taitien находят применение в различных областях, включая автомобилестроение, бытовую электронику, компьютерную технику, телекоммуникации, сетевую инфраструктуру.
Компания вкладывает значительные средства в исследования и разработки, запатентовала собственную технологию производства кварца. В статье представлен обзор основных категорий и ключевых серий выпускаемых компанией компонентов.
Taitien выпускает все категории пьезокварцевых устройств для управления тактовой частотой, в том числе эталонные кварцевые генераторы частоты, кварцевые резонаторы, кварцевые генераторы, управляемые напряжением (VCXO), термокомпенсированные генераторы (VCTCXO / TCXO), термостатированные генераторы (OCXO) и др. В ассортимент продукции компании входят высокочастотные и прецизионные генераторы, генераторы частоты с малым уровнем шума и с различной формой выходного сигнала.
Кварцевые резонаторы эталонной частоты 32,768 кГц – один из наиболее широко распространенных типов устройств для управления частотой, применяемых в часах реального времени в компьютерах, системах безопасности и Интернета вещей, умном доме и т. д. Эти компоненты, выпускаемые компанией Taitien, отличаются компактными размерами и низкой потребляемой мощностью, что делает их идеальным выбором для портативных приложений. Они характеризуются малой скоростью старения (всего ±3 ppm / год) и высокой точностью (отклонение частоты не более ±20 ppm), предлагаются как в цилиндрических выводных корпусах, так и в SMD-исполнении (табл. 1). Максимальный уровень возбуждения эталонных кварцевых резонаторов составляет 0,5 мкВт, что не вызывает серьезных отклонений частоты во время резонанса. Изделия рассчитаны на работу в диапазоне температур –40…85 °C.
Кварцевые резонаторы МГц-диапазона от Taitien предназначены для применения в автомобильных системах, мобильных телефонах, беспроводных сетях, аудио / видеоаппаратуре, дисплеях, компьютерной и офисной технике. В этой категории устройств предлагаются модели как в выводных, так и в низкопрофильных керамических SMD-корпусах, рассчитанные на температурный диапазон до –40…125 °C (табл. 2).
Например, серия X3 выполнена в ультратонком керамическом SMD-корпусе с габаритами 1,65 × 1,25 × 0,3 мм (рис. 1), стандартная частота составляет 26,4 МГц (доступны частоты от 24 до 54 МГц). В серии предлагаются модели с отклонением частоты до ±10 ppm в диапазоне температур –10…60 °C и до ±50 ppm в диапазоне температур –40…125 °C.
Еще одна серия, XQ, в керамическом SMD-корпусе с уплотнением стеклоприпоем с габаритами 8,0 × 4,5 × 1,4 мм предназначена для автомобильных систем, приводов жестких дисков, компьютерной периферии, офисного оборудования. Устройства рассчитаны на частоты от 7,3728 до 70 МГц и обеспечивают отклонение частоты не более ±50 ppm в диапазоне температур –40…125 °C.
Серия XI выполнена в стандартном выводном корпусе с габаритами 10,8 × 4,5 × 3,4 мм (рис. 2) и рассчитана на частоты от 3,58 до 80 МГц. Отклонение частоты на превышает ±10 ppm в диапазоне температур –10…60 °C и ±20 ppm в диапазоне температур –40…85 °C.
В категории прецизионных кварцевых резонаторов компания Taitien выпускает несколько серий в защищенных выводных корпусах, рассчитанных на широкий диапазон рабочих температур (табл. 3). Например, серия XH, которая предлагается в выводном корпусе типа UM‑1 с золочеными выводами и вакуумным уплотнением с габаритами 7,30 × 2,60 × 7,80 мм (рис. 3), обеспечивает частоты от 8 до 40 МГц (стандартные частоты: 20; 24; 25,6; 26; 38,88 и 40 МГц). Устройства работают в диапазоне температур –55…125 °C, отличаются высокой стабильностью (не более ±10 ppm при 125 °C), быстрым выходом на рабочий режим, низким температурным коэффициентом частоты.
Серия X7 в выводном корпусе типа TO‑8 с золочеными выводами и вакуумным уплотнением с габаритами ∅15,00 × 6,5 мм (рис. 4) предлагается со стандартными частотами 5, 10, 12,8 и 16,384 МГц (доступны частоты от 4 до 40 МГц). Устройства серии работают в диапазоне температур –55…105 °C, обеспечивают отклонение частоты не более ±5 ppm при 105 °C. Еще одна категория устройств, выпускаемых компанией Taitien, – кварцевые генераторы, которые отличаются высокой точностью, стабильностью, компактными размерами, широким диапазоном рабочих температур, низким потреблением. В ассортименте этого вида продукции – стандартные, прецизионные, управляемые напряжением (VCXO), термокомпенсированные (TCXO) и термостатированные (OCXO) генераторы.
Среди кварцевых генераторов с ультранизким уровнем фазовых шумов следует отметить серии OX-U / OY-U с КМОП-выходом в компактных SMD-корпусах (3,2 × 2,5 / 2,5 × 2,0 мм). Они рассчитаны на частоту от 20 до 60 МГц, отличаются широким диапазоном рабочих температур (–40…125 °C) и предназначены для автомобильных мультимедийных систем и радаров, ЦАП / АЦП для Hi-Fi и профессиональной аудиоаппаратуры, смартфонов, беспроводных модулей и др.
OA-U – еще одна серия кварцевых генераторов с ультранизким уровнем фазовых шумов, которая обеспечивает типовую величину джиттера 50 фс. Эти устройства в керамическом SMD-корпусе с дифференциальным LVPECL / LVDS / HCSL-выходом предназначены для сетевых приложений (40 Гбит / 100 Гбит Ethernet, MAN, SONET, оптоволоконные каналы) и тестового оборудования. Серия OA-U рассчитана на частоту от 100 до 170 МГц (стандартные частоты 100; 125; 122,88 и 156,25 МГц). Типовое значение фазового шума составляет –160 дБ / Гц при смещении 1 МГц.
К кварцевым генераторам с расширенным диапазоном температур (–55…125 °C) относятся серии OX / OY с КМОП-выходом в компактных SMD-корпусах (3,2 × 2,5 / 2,5 × 2,0 мм). Они предназначены для применения в экстремальных условиях окружающей среды (в нефтедобывающем оборудовании, геотермальных системах), в аэрокосмическом и военном оборудовании, автомобильных системах, промышленном тестовом оборудовании и др.
В линейке кварцевых генераторов Taitien также имеются прецизионные серии с высокой стабильностью частоты. Например, серия OZ-B с КМОП-выходом, которая предлагается в компактном керамическом SMD-корпусе (2,0 × 1,6 × 0,75 мм), обеспечивает стабильность частоты не более ±3 ppm в диапазоне температур 0…60 °C или ±5 ppm в диапазоне температур –10…70 °C. Устройства рассчитаны на широкий диапазон частот (от 1 до 200 МГц) и предназначены для применения в беспроводных сетях, портативных устройствах, умных счетчиках электроэнергии.
С ростом популярности смартфонов, периферийных вычислений и портативных устройств с батарейным питанием возрос спрос на миниатюрные часы реального времени с низким потреблением. Для таких приложений Taitien предлагает кварцевые генераторы на 32,768 кГц, которые отличаются высокой точностью и стабильностью частоты. Примером этой категории устройств является серия OZ-I – миниатюрные кварцевые генераторы с КМОП-выходом в SMD-корпусе габаритами 2,0 × 1,6 × 0,75 мм. Они потребляют не более 18 мкА и работают в широком диапазоне температур –40…85 °C. Стабильность частоты во всем диапазоне температур не превышает ±20 ppm.
Ускоренное внедрение Интернета вещей и сетей 5G существенно повысило спрос на высокоскоростное коммуникационное оборудование. Чтобы удовлетворить запросы разработчиков и производителей оборудования, обеспечить быструю поставку компонентов для 5G и Интернета вещей, компания Taitien предлагает семейство кварцевых генераторов FASTXO, поставка образцов которых по представленной заказчиком спецификации гарантируется в течение минимального времени – до 24 ч, причем доступны устройства на любые частоты. В это семейство входят все основные серии стандартных кварцевых генераторов: генераторы кГц- и МГц-диапазонов, генераторы с низким уровнем шума и джиттера, генераторы с КМОП- или LVDS-выходом, управляемые напряжением генераторы (VCXO), термокомпенсированные кварцевые генераторы (VCTCXO / TCXO), Кварцевые генераторы, управляемые напряжением (VCXO), – устройства, в которых частота зависит от напряжения на входе управления. В этой категории устройств Taitien предлагает серии с КМОП- / LVPECL- / LVDS-выходами, с максимальной стабильностью частоты от ±20 до ±50 ppm и диапазоном рабочих температур –40…105 °C.
Например, серия VLCU с низким уровнем фазового шума поставляется в SMD-корпусе с габаритами 14 × 9 × 3,6 мм и рассчитана на частоту от 50 до 125 МГц (рис. 5). Стабильность частоты составляет ±25 ppm, диапазон управляющих напряжений от 0 до 5 В, напряжение питания 5 В ±5%, выходной сигнал – синусоидальный.
Среди высокочастотных VCXO с ультранизким уровнем шума следует отметить серию VJ-M в компактном керамическом SMD-корпусе (5,0 × 3,2 × 1,4 мм), которая поддерживает частоты от 15 МГц до 2,1 ГГц (рис. 6). Устройства с выходным уровнем тактового сигнала LVPECL, LVDS, CML, HCSL и LVКМОП относятся к классу FASTVCXO с быстрой поставкой образцов и рассчитаны на диапазон температур –40…85 °C. Предусмотрен выход на три состояния для снижения энергопотребления, доступны опции с напряжением питания 3,3; 2,5 и 1,8 В. Устройства предназначены для применения в ТВ высокого разрешения, сетевых модемах, системах аналого-цифрового преобразования.
Основной недостаток кварцевых генераторов – ухудшение стабильности частоты при изменении температуры окружающей среды, связанное с физическими свойствами кварцевого резонатора. Для приложений, где необходима высокая точность поддержания частоты при изменении температуры, предназначены термокомпенсированные и термостатированные кварцевые генераторы. Компания Taitien предлагает широкую номенклатуру таких устройств, стабильность частоты которых составляет от ±0,1 до ±2 ppm.
Термокомпенсированные кварцевые генераторы (VCTCXO / TCXO) от Taitien подразделяются на стандартные и прецизионные (табл. 4). Примером прецизионных TCXO является серия TT Stratum 3 для телекоммуникационного оборудования стандарта Stratum 3, фемтосот и базовых станций сотовой связи (рис. 7). Эти устройства в SMD-корпусе размером 7,0 × 5,0 × 1,9 мм рассчитаны на стандартные частоты от 10 до 26 МГц, обеспечивают суммарную стабильность частоты в течение 20 лет работы не менее ±4,6 ppm. Генераторы серии TT Stratum 3 обеспечивают на выходе опционально КМОП-сигнал и синусоидальный сигнал, работают в диапазоне температур –40…85 °C.
Среди термокомпенсированных генераторов, управляемых напряжением (VCTCXO), следует отметить высоконадежную серию TF в герметизированном металлическом 4‑выводном DIP-корпусе с габаритами 20,4 × 12,8 × 7,8 мм (рис. 8). Эти устройства предназначены для применения в телекоммуникационном оборудовании специального назначения и сетях WLAN / WiMAX. Они обеспечивают частоты в диапазоне от 1,25 до 52 МГц, выходные сигналы уровня КМОП и синусоидальные выходные сигналы. Стабильность частоты не превышает ±1 ppm в течение года работы. Диапазон рабочих температур составляет –40…85 °C.
Более совершенными генераторами с точки зрения стабильности частоты являются термостатированные кварцевые генераторы (OCXO), в которых производится разогрев помещенного в термостат резонатора до определенной температуры и постоянное ее поддержание во время работы устройства. Обычно значение внутренней температуры термостата выбирают на 10–15 °C выше максимально возможной температуры кварцевого генератора. Taitien предлагает несколько категорий OCXO: стандартные, с двойной системой термостатирования (Double OCXO) и с ультранизким фазовым шумом.
Кварцевые генераторы с двойной системой термостатирования обеспечивают чрезвычайно точное (менее 0,01 °C) поддержание температуры прецизионного кварцевого резонатора и электронной схемы генератора (табл. 5). Например, серия NI‑10M‑3000 с выходной частотой 10 МГц обеспечивает начальную точность поддержания частоты ±0,1 ppm при 25 °C. Допустимое отклонение частоты с учетом старения составляет ±0,3 ppb в день, ±50 ppb в год или ±0,2 ppm за 10 лет. Уровень фазовых шумов не превышает –90 дБ / Гц на частоте 1 Гц или –158 дБ / Гц на частоте 100 кГц. Эти генераторы поставляются в герметизированном DIP-корпусе размером 36,3 × 27,2 × 18,7 мм (рис. 9) и предназначены для применения в качестве опорного источника частоты в тестовом оборудовании, телекоммуникационных и промышленных системах, GPS-станциях.
Пример термостатированных кварцевых генераторов с ультранизким уровнем фазового шума – серия NF‑100M‑6800 на частоту 100 МГц, которая поставляется в герметизированном DIP-корпусе размером 20,7 × 13,1 × 9,2 мм. Начальная точность поддержания частоты составляет ±0,2 ppm при 25 °C. Выходной сигнал – КМОП или синусоидальный.
Долговременная стабильность частоты составляет ±500 ppb за год или ±1,7 ppm за 10 лет. Уровень фазовых шумов не превышает –103 дБ / Гц на частоте 10 Гц или –178 дБ / Гц на частоте 1 МГц.
* * * Продукцию компании Taitien в Россию поставляет независимый дистрибьютор – холдинг «Золотой шар» (www.zolshar.ru), один из ведущих поставщиков импортных и отечественных электронных компонентов. ●