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59 - ELETTRONICA OGGI 470 - MAGGIO 2018 COMPONENTS MEMS G li oscillatori micro-elettromeccanici hanno mol- ti vantaggi rispetto ai cristalli di quarzo perché, innanzitutto, costano almeno la metà e poi sono più piccoli e più semplici da installare e polarizzare sulle schede stampate. Inoltre, sono più precisi tanto nel do- minio del tempo quanto nel dominio della frequenza e maggiormente immuni dai disturbi di crosstalk che in- generano i cristalli di quarzo creando fastidiose inter- ferenze elettromagnetiche che si propagano nei sistemi elettronici a elevata complessità. Gli oscillatori MEMS (Micro Electro-Mechanical Sy- stem) sono plug&play e non risentono di alcuna deriva termica, ragion per cui si configurano facilmente, sen- za problemi che possano incidere sull’affidabilità delle temporizzazioni. Le inferiori dimensioni consentono di metterne due o tre nello stesso spazio occupato da un solo quarzo e ciò permette di comandare altrettanti due o tre clock simultaneamente, per esempio, verso tre zone circuitali differenti o tre diversi componenti quali possono essere un microcontrollore, un proces- sore di rete e un trasduttore audio. Sono decine di vol- te più insensibili agli urti e alle vibrazioni rispetto ai cristalli e almeno un centinaio di volte maggiormente immuni rispetto alle interferenze elettromagnetiche e al rumore, anche in presenza di forti sorgenti di campi elettromagnetici e alle frequenze dell’ordine di qualche GHz. Un ulteriore vantaggio è la rapida configurazione delle frequenze di risonanza da scegliere tramite una semplice fase di programmazione, il che non è possi- bile con i quarzi che comportano per forza la sostitu- zione del cristallo. Nei mems non c’è resistenza serie equivalente (ESR) dovuta all’elasticità meccanica del quarzo e non c’è nemmeno la capacità passiva legata ai modi di risonanza del cristallo diversi dalla princi- pale frequenza di oscillazione. La migliore affidabilità si quantifica in circa un miliardo di ore di Mean Time Between Failure (MTBF) rispetto ai 50 milioni di ore dei migliori cristalli di quarzo. Non solo ma i mems garan- tiscono 1,5 Defective Parts Per Million (DPPM) contro i 150 dei quarzi e questi valori sono fondamentali nei sistemi che devono garantire la temporizzazione an- che negli ambienti critici delle applicazioni industriali, aerospaziali e militari. Certamente il settore applicativo che ne sta decretando il successo rispetto ai cristalli di quarzo è l’automotive dove la maggior robustezza e il costo inferiore costituiscono un valore aggiunto imbattibile, seguono di pari passo le applicazioni IoT dove sono i mm dei package a fare la differenza. Nel Oscillatori micro-elettromeccanici Lucio Pellizzari I cristalli di quarzo stanno andando in pensione, progressivamente sostituiti dagli oscillatori mems la cui superiorità si abbina al minor costo e alla più semplice gestione circuitale, due vantaggi fondamentali per i sistemi IoT e automotive Fig. 1 – Gli oscillatori mems sono più robusti e affidabili dei cristalli di quarzo e perciò preferiti da Microchip per temporizzare i sistemi elettronici a bordo degli autoveicoli Fig. 2 – Secondo Yole Développement gli oscillatori MEMS sono destinati a soppiantare i cristalli di quarzo entro pochi anni