MEMS振荡器设计注意事项与降低EMI的方法

【导读】MEMS振荡器（Micro-electromechanical Systems Oscillators）是一种基于微机电系统技术制造的微型振荡器。它可以产生稳定的振荡信号，并广泛应用于计算机、通信、消费电子等领域中的时钟源和频率控制器。MEMS振荡器具有体积小、功耗低、频率稳定性高等特点，成为现代电子设备中替代传统石英晶体振荡器的重要技术之一。

在电路规划设计之初，系统设计人员必须考虑众多的时钟定时要求和性能特点，特别是在需要传统标准支持的情况下。其中包括精度、准确度、稳定性、系统噪声、电磁干扰 (EMI)、功耗、输出类型（差分或单端）以及各种扩频配置文件。设计人员面临的挑战是在外形尺寸小、功耗低的情况下满足各种要求。为了满足对更灵活的高性能定时解决方案的需求，设计人员可以使用可编程MEMS振荡器代替传统晶体振荡器。

为什么使用可编程 MEMS 振荡器？

虽然在许多应用中石英振荡器仍然是一个很好的低成本选择，但使用石英振荡器的设计人员需要选择正确的谐振器和负载电容器，以避免冷启动失效和晶体不匹配等问题，同时还要尽力最小化 EMI。可编程 MEMS 器件的即插即用性可避免或极大减少这些复杂情况。且可编程 MEMS 振荡器在谐振器和振荡器电路之间没有任何裸露的 PC 板连接，而且由于振荡器电路针对电噪声条件进行了优化，因此它们对 EMI 的敏感度要低得多。其结构和设计对电路板噪声也不太敏感。

降低EMI的方法

振荡器时钟通常是电磁干扰 (EMI) 的主要来源，因为它由具有高频谐波的重复方波组成，并且通常广泛分布在整个电路板上。

滤波、屏蔽和良好的布局可能会限制EMI，但会增加成本并占用电路板空间。另一种方法是通过随时间缓慢调制时钟频率来减少时钟产生的噪声，这种方法降低了基频和谐波频率中的峰值频谱能量，有助于进行FCC认证，这种认证方法使用特定带宽内的峰值功率来确定EMI。

MEMS振荡器设计注意事项

为了与高频时钟保持一致，设计人员应遵循最佳实践布局技术，例如限制走线长度、注意布线、限制过孔的使用以及使用接地层等等。此外，还可以通过正确使用电容器来抑制噪声，主要有去耦电容、旁路电容或RC/LC滤波电容。

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总结

MEMS振荡器拥有低功耗、小尺寸、高性能和物理稳健性等诸多出色的性能，成为了众多应用的理想选择。系统设计人员需要灵活的电路定时解决方案，以满足当前以及传统和未来的系统规格和要求。设计人员选择可满足诸多要求的可编程 MEMS 器件，可免除多个晶体或 MEMS 振荡器以及相关电路和设计的复杂性，从而节省空间、时间和成本。