操作环境中的几个因素可能会对振荡器性能产生负面影响，影响相位噪声和抖动。 下面几点是SiTime振荡器与石英晶振同环境条件下性能对比：

电源噪声

    任何系统中的主要噪声源都是电源。大多数这种噪音是通过无源滤波器和放电在电源上的去耦电容滤除输入振荡器。然而，仍然存在一些噪声，这可能会增加抖动输出时钟，并可能会对系统时序裕度产生负面影响。只有当电源本身被接通时这个噪声没有放大，而当电路板上的其他设备打开时或在系统运行期间关闭。板载问题，如电源过滤不足或地面反弹，也会影响噪音和抖动。电源抑制比（PSRR）是一个具体参数用于设计模拟电路并提供指示电路对电源的噪声有多强大。与PSRR是不相关的参数以dB表示，噪声电源条件下的振荡器性能由电源噪声敏感度（PSNS）指标表示。 PSNS被量化的振荡器在经受控峰值时表现出的感应相位抖动在20 kHz至20 MHz范围内的特定频率的噪声注入。

图2.电源噪声抑制测试设置框图

    包括电源和示波器的测试设置如图2所示控制测试方法来评估振荡器的PSNS性能。 示波器以规定的电压和频率增加系统噪声，以测量其影响电源噪声对振荡器的抖动。 图3中的曲线显示了集成的相位抖动电源开关噪声频率为峰值峰值电源噪声为50 mV的功能，将各种石英振荡器的结果与SiTime MEMS振荡器的结果进行比较用于LVCMOS输出。 如图所示，SiTime的MEMS振荡器抖动较小跨越所有噪声频率。 其原因是SiTime内置的降噪电路振荡器电路保护振荡器免受电源引起的抖动。

图4. EMS测试的设置

    多个石英厂商振荡器产品和SiTime MEMS振荡器的数据说明了EMI对两者的影响差分和单端振荡器（图5和图6）。 SiTime MEMS振荡器在相当大的幅度下优于竞争的石英和基于MEMS技术的振荡器。

震动和振动

    许多电子产品在使用过程中受到很大的振动。 这个特别是在口袋或背包中携带的移动便携式设备。 电子产品在移动GPS单元，工业设备或航空航天应用中可能会有更高的水平的振动。 即使静止产品也可能会受到附近风扇或其他风扇的振动设备。

图7. X，Y或Z轴在4g峰值加速度正弦振动下的差分XO最大振动灵敏度对频率的影响

    第二振动试验以7.5-g rms的加速度产生随机振动，如由MIL-STD 883F定义，它模拟恶劣的操作环境。 结果是以时域的诱导相位抖动为依据，通过积分计算得出15 Hz至10 kHz偏移频率引起的相位噪声。 数据（见图8）显示了广泛的响应。 SiTime MEMS振荡器优于所有其他器件，表明它相对免于随机振动。

图9.差分振荡器对500 g电击的响应

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可靠性

    量化组件可靠性的一种方法是预测故障之间的平均时间（MTBF）。 对于半导体组件，这是时间失效（FIT）率的倒数，表示为在10亿小时后统计预期的故障数。MTBF越高，设备的预期寿命越长，因此越多设备可靠 FIT率的低值表明预期故障数量很少，高可靠性。
    SiTime通过使振荡器在升高的温度下进行压力测试来计算FIT电压延长一段时间。 强调成千上万振荡器的累积测试时间超过200万个设备小时工作没有失败。 基于这些结果，SiTime的MEMS振荡器的计算可靠度小于1 FIT，对应于MTBF为1000万小时。 有关计算FIT率和MTBF的方法的详细信息，请参见“SiTime振荡器的可靠性计算”[4]。

总结

    在真实世界的条件下考虑振荡器的性能是非常重要。 实际操作条件通常包括存在电源噪声，外部EMI，振动和冲击。  在这些条件下进行测试与石英振荡器和基于半导体的器件相比，展示了SiTime MEMS振荡器的优势。 SiTime在所有四个类别中都表现优越：

• 1.电源噪声：优于石英晶振7倍

• 2.易受EMI噪音影响：比竞争对手优于50倍

• 3.振动：比石英优于40倍

• 4.可靠性：比石英优于80倍

    图1.基于MTBF的石英和半导体振荡器的可靠性

相关链接：SiTime硅晶振产品选型