Microelectromechanical system oscillator
माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम ऑसिलेटर (एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर) ऐसे उपकरण हैं जो समय को मापने के लिए अत्यधिक स्थिर संदर्भ आवृत्तियाँ (इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों को अनुक्रमित करने, डेटा हस्तांतरण का प्रबंधन करने, रेडियो आवृत्तियों को परिभाषित करने और बीत चुके समय को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले) उत्पन्न करते हैं। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर में उपयोग की जाने वाली मुख्य प्रौद्योगिकियां 1960 के दशक के मध्य से विकास में हैं, लेकिन 2006 से केवल वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त रूप से उन्नत हैं। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर एम. ई. एम. एस. अनुनादकों को शामिल करते हैं, जो माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल संरचनाएं हैं जो स्थिर आवृत्तियों को परिभाषित करती हैं। एम. ई. एम. एस. घड़ी जनित्र एम. ई. एम. एस. समय-निर्धारण उपकरण हैं जिनमें उन प्रणालियों के लिए कई आउटपुट होते हैं जिन्हें एक से अधिक संदर्भ आवृत्ति की आवश्यकता होती है। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर पुराने, अधिक स्थापित क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर के लिए एक वैध विकल्प हैं, जो कंपन और यांत्रिक सदमे के खिलाफ बेहतर लचीलापन और तापमान भिन्नता के संबंध में विश्वसनीयता प्रदान करते हैं। एम. ई. एम. एस. समय उपकरण अनुनादकर्ता एम. ई. एम. एस. अनुनादकर्ता छोटी विद्युत-यांत्रिक संरचनाएँ हैं जो उच्च आवृत्तियों पर कंपन करती हैं। इनका उपयोग समय संदर्भ, संकेत फ़िल्टरिंग, मास सेंसिंग, बायोलॉजिकल सेंसिंग, मोशन सेंसिंग और अन्य विविध अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। यह लेख आवृत्ति और समय संदर्भों में उनके अनुप्रयोग से संबंधित है। आवृत्ति और समय संदर्भों के लिए, एम. ई. एम. एस. अनुनादकों को इलेक्ट्रॉनिक परिपथों से जोड़ा जाता है, जिन्हें अक्सर निरंतर गति में चलाने के लिए सस्टेनिंग एम्पलीफायर कहा जाता है। ज्यादातर मामलों में ये परिपथ अनुनादकों के पास और एक ही भौतिक पैकेज में स्थित होते हैं। अनुनादकों को चलाने के अलावा, ये परिपथ डाउनस्ट्रीम इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आउटपुट संकेतों का उत्पादन करते हैं। ऑसिलेटर परंपरा के अनुसार, ऑसिलेटर शब्द आमतौर पर एकीकृत परिपथ (आईसी) को दर्शाता है जो एकल उत्पादन आवृत्तियों की आपूर्ति करते हैं। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर में एम. ई. एम. एस. रेज़ोनेटर, सस्टेनिंग एम्प्स और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं जो उनकी आउटपुट आवृत्तियों को सेट या समायोजित करते हैं। इन परिपथों में अक्सर चरण बंद लूप (पी. एल. एल.) शामिल होते हैं जो अपस्ट्रीम एम. ई. एम. एस. संदर्भ आवृत्तियों से चयन योग्य या प्रोग्राम करने योग्य उत्पादन आवृत्तियों का उत्पादन करते हैं। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर आमतौर पर 4-या 6-पिन आई. सी. के रूप में उपलब्ध होते हैं जो पहले क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर के लिए मानकीकृत मुद्रित सर्किट बोर्ड (पी. सी. बी.) सोल्डर फुटप्रिंट के अनुरूप होते हैं। घड़ी जनित्र शब्द घड़ी जनित्र आमतौर पर कई आउटपुट के साथ एक समय आईसी को दर्शाता है। इस प्रथा का पालन करते हुए, एम. ई. एम. एस. घड़ी जनरेटर बहु-आउटपुट एम. ई. एम. एस. समय उपकरण हैं। इनका उपयोग जटिल इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में समय संकेतों की आपूर्ति के लिए किया जाता है जिनके लिए कई आवृत्तियों या घड़ी चरणों की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, अधिकांश कंप्यूटरों को प्रोसेसर टाइमिंग, डिस्क आई/ओ, सीरियल आई/ओ, वीडियो जनरेशन, ईथरनेट आई/ओ, ऑडियो रूपांतरण और अन्य कार्यों के लिए स्वतंत्र घड़ियों की आवश्यकता होती है। घड़ी जनित्र आमतौर पर अपने अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट होते हैं, जिसमें आवृत्तियों की संख्या और चयन, विभिन्न सहायक विशेषताएं और पैकेज विन्यास शामिल हैं। वे अक्सर कई उत्पादन आवृत्तियों या चरणों को उत्पन्न करने के लिए कई पी. एल. एल. शामिल करते हैं। रियल-टाइम घड़ियाँ एम. ई. एम. एस. रियल-टाइम घड़ियाँ (आर. टी. सी.) आई. सी. हैं जो दिन और तारीख के समय को ट्रैक करती हैं। इनमें एम. ई. एम. एस. अनुनादकर्ता, स्थायी एम्प्स और रजिस्टर शामिल हैं जो समय के साथ बढ़ते हैं, उदाहरण के लिए दिन, घंटे, मिनट और सेकंड की गिनती। इनमें अलार्म आउटपुट और बैटरी प्रबंधन जैसे सहायक कार्य भी शामिल हैं। आर. टी. सी. को लगातार चलना चाहिए ताकि बीत चुके समय पर नज़र रखी जा सके। ऐसा करने के लिए उन्हें कभी-कभी छोटी बैटरियों से चलाना पड़ता है और इसलिए उन्हें बहुत कम बिजली के स्तर पर काम करना पड़ता है। वे आम तौर पर मध्यम आकार के आईसी होते हैं जिनमें बिजली, बैटरी बैकअप, डिजिटल इंटरफेस और विभिन्न अन्य कार्यों के लिए 20 पिन होते हैं। एम. ई. एम. एस. समय उपकरणों का इतिहास पहला प्रदर्शन क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर की कमियों से प्रेरित, शोधकर्ता 1965 से एम. ई. एम. एस. संरचनाओं के अनुनाद गुणों को विकसित कर रहे हैं। हालांकि, हाल तक सीलिंग, पैकेजिंग और अनुनाद तत्वों के समायोजन से संबंधित विभिन्न सटीकता, स्थिरता और विनिर्माण क्षमता के मुद्दों ने लागत प्रभावी वाणिज्यिक विनिर्माण को रोक दिया। पाँच तकनीकी चुनौतियों को दूर करना पड़ाः पहला प्रदर्शन स्थिर और अनुमानित अनुनाद सामग्री खोजना, पर्याप्त रूप से स्वच्छ हर्मेटिक पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों का विकास करना, उत्पादन आवृत्तियों को ट्रिमिंग और क्षतिपूर्ति करना, अनुनाद तत्वों के गुणवत्ता कारक को बढ़ाना, और विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए संकेत अखंडता में सुधार करना। पहले एम. ई. एम. एस. अनुनादकों को धातु अनुनाद तत्वों के साथ बनाया गया था। इन अनुनादकों की कल्पना ऑडियो फिल्टर के रूप में की गई थी और इनमें 500 के मध्यम गुणवत्ता कारक (क्यूएस) और 1 किलोहर्ट्ज़ से 100 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियाँ थीं। फ़िल्टरिंग अनुप्रयोग, अब उच्च आवृत्ति रेडियो के लिए, अभी भी महत्वपूर्ण हैं और एम. ई. एम. एस. अनुसंधान और वाणिज्यिक उत्पादों के लिए एक सक्रिय क्षेत्र हैं। हालाँकि, प्रारंभिक एम. ई. एम. एस. अनुनादकों में समय संदर्भ या घड़ी उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली पर्याप्त स्थिर आवृत्तियाँ नहीं थीं। धातु अनुनादक तत्व समय के साथ आवृत्ति में बदलाव करते हैं (वे बूढ़े हो जाते हैं) और उपयोग के साथ (वे थके हुए होते हैं)। तापमान भिन्नता के तहत उनमें बड़ी और पूरी तरह से अनुमानित आवृत्ति बदलाव नहीं होते थे (उनमें बड़ी तापमान संवेदनशीलता होती थी) और जब वे तापमान चक्रित होते थे तो वे अलग-अलग आवृत्तियों पर लौटने की प्रवृत्ति रखते थे (वे हिस्टेरेटिक थे)। 1970 के दशक से 1990 के दशक में सामग्री विकास कार्य ने पर्याप्त रूप से स्थिर अनुनाद सामग्री और संबंधित निर्माण तकनीकों की पहचान की। विशेष रूप से, एकल और पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को प्रभावी रूप से शून्य उम्र बढ़ने, थकान और हिस्टैरिसीस और मध्यम तापमान संवेदनशीलता के साथ आवृत्ति संदर्भों के लिए उपयुक्त पाया गया। एम. ई. एम. एस. अनुनाद अनुसंधान में सामग्री विकास अभी भी जारी है। कम तापमान निर्माण के लिए सिलिकॉन-जर्मेनियम (सी. जी. ई.) और पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसडक्शन के लिए एल्यूमीनियम नाइट्राइड (ए. एल. एन.) में महत्वपूर्ण प्रयास किए गए हैं। माइक्रो मशीनी क्वार्ट्ज पर काम जारी है, जबकि पॉलीक्रिस्टलाइन हीरे का उपयोग उच्च आवृत्ति अनुनादकों के लिए इसकी असाधारण कठोरता-से-द्रव्यमान अनुपात के लिए किया गया है। पैकेजिंग विकास एम. ई. एम. एस. अनुनादकों को गुहाओं की आवश्यकता होती है जिसमें वे स्वतंत्र रूप से चल सकते हैं, और आवृत्ति संदर्भों के लिए इन गुहाओं को खाली किया जाना चाहिए। प्रारंभिक अनुनादकों को सिलिकॉन वेफर्स के शीर्ष पर बनाया गया था और वैक्यूम कक्षों में परीक्षण किया गया था, लेकिन व्यक्तिगत अनुनादकर्ता कैप्सूलेशन की स्पष्ट रूप से आवश्यकता थी। एम. ई. एम. एस. समुदाय ने अन्य एम. ई. एम. एस. घटकों को संलग्न करने के लिए बंधुआ आवरण तकनीकों का उपयोग किया था, उदाहरण के लिए दबाव संवेदक, त्वरकमापी और जाइरोस्कोप, और इन तकनीकों को अनुनादकों के लिए अनुकूलित किया गया था। इस दृष्टिकोण में, कवर वेफर्स को छोटे गुहाओं के साथ माइक्रो मशीन किया गया था और छोटे खाली गुहाओं में अनुनादक को घेरते हुए अनुनादक वेफर्स से जोड़ा गया था। प्रारंभ में इन वेफर्स को कम पिघलने वाले तापमान वाले ग्लास के साथ बांधा गया था, जिसे ग्लास फ्रिट कहा जाता है, लेकिन हाल ही में धातु संपीड़न और धातु समामेलन सहित अन्य बंधन तकनीकों ने ग्लास फ्रिट को बदल दिया है। अनुनादकों पर बंधन आवरण के बजाय निर्माण प्रक्रिया में अनुनादकों के ऊपर सीधे आवरण बनाकर संलग्न गुहाओं को बनाने के लिए पतली फिल्म आवरण तकनीक विकसित की गई थी। इन तकनीकों का लाभ यह था कि वे सीलिंग संरचना के लिए उतने डाई क्षेत्र का उपयोग नहीं करते थे, उन्हें कवर बनाने के लिए दूसरे वेफर्स की तैयारी की आवश्यकता नहीं होती थी, और परिणामस्वरूप उपकरण वेफर्स पतले होते थे। आवृत्ति संदर्भों के लिए आम तौर पर 100 भाग प्रति मिलियन (पीपीएम) या बेहतर की आवृत्ति स्थिरता की आवश्यकता होती है। हालांकि, प्रारंभिक आवरण और आवरण तकनीकों ने गुहाओं में महत्वपूर्ण मात्रा में संदूषण छोड़ दिया। चूँकि एम. ई. एम. एस. अनुनादक छोटे होते हैं, और विशेष रूप से क्योंकि उनके पास कम मात्रा-से-सतह क्षेत्र होता है, वे विशेष रूप से द्रव्यमान लोडिंग के प्रति संवेदनशील होते हैं। यहां तक कि पानी या हाइड्रोकार्बन जैसे दूषित पदार्थों की एकल-परमाणु परतें भी अनुनादक की आवृत्तियों को विनिर्देशन से बाहर कर सकती हैं। जब अनुनादक वृद्ध हो जाते हैं या तापमान चक्रीय होता है, तो संदूषक कक्षों में स्थानांतरित हो सकते हैं, और अनुनादक के ऊपर या बाहर स्थानांतरित हो सकते हैं। अनुनादकों पर द्रव्यमान में परिवर्तन हजारों पीपीएम का हिस्टैरिसीस पैदा कर सकता है, जो लगभग सभी आवृत्ति संदर्भ अनुप्रयोगों के लिए अस्वीकार्य है। कांच के फ्रिट मुहरों के साथ शुरुआती ढके हुए अनुनाद अस्थिर थे क्योंकि सीलिंग सामग्री से दूषित पदार्थ बाहर निकल गए थे। इसे दूर करने के लिए, गुहाओं में गेटर्स बनाए गए थे। गेटर्स ऐसी सामग्री हैं जो गुहाओं को सील करने के बाद गैस और दूषित पदार्थों को अवशोषित कर सकती हैं। हालांकि, गेटर्स दूषित पदार्थों को भी छोड़ सकते हैं और महंगे हो सकते हैं, इसलिए इस अनुप्रयोग में उनका उपयोग क्लीनर कवर बॉन्डिंग प्रक्रियाओं के पक्ष में बंद किया जा रहा है। इसी तरह, पतली फिल्म एनकैप्सुलेशन गुहाओं में निर्माण उप-उत्पादों को फँसा सकती है। इसे समाप्त करने के लिए एपिटैक्सियल सिलिकॉन निक्षेपण पर आधारित एक उच्च तापमान पतली फिल्म आवरण विकसित किया गया था। यह एपिटैक्सियल सीलिंग (एपिसील) प्रक्रिया असाधारण रूप से स्वच्छ पाई गई है और उच्चतम स्थिरता अनुनादकों का उत्पादन करती है। इलेक्ट्रॉनिक आवृत्ति चयन और छंटाई प्रारंभिक एम. ई. एम. एस. अनुनाद विकास में, शोधकर्ताओं ने लक्षित अनुप्रयोग आवृत्तियों पर अनुनादकों का निर्माण करने और उन आवृत्तियों को तापमान पर बनाए रखने की कोशिश की। इस समस्या को हल करने के तरीकों में एम. ई. एम. एस. अनुनादकों को क्वार्ट्ज क्रिस्टल के लिए उपयोग किए जाने वाले तरीकों के अनुरूप ट्रिमिंग और तापमान की भरपाई करना शामिल था। हालाँकि, इन तकनीकों को तकनीकी रूप से सीमित और महंगा पाया गया। एक अधिक प्रभावी समाधान इलेक्ट्रॉनिक रूप से अनुनादक की आवृत्तियों को ऑसिलेटर की उत्पादन आवृत्तियों में स्थानांतरित करना था। इसका लाभ यह था कि अनुनादकों को व्यक्तिगत रूप से काटने की आवश्यकता नहीं थी; इसके बजाय उनकी आवृत्तियों को मापा जा सकता था और ऑसिलेटर आई. सी. में उपयुक्त स्केलिंग गुणांक दर्ज किए जा सकते थे। इसके अलावा, अनुनादकों के तापमान को इलेक्ट्रॉनिक रूप से मापा जा सकता है, और तापमान पर अनुनादकों की आवृत्ति भिन्नता की भरपाई के लिए आवृत्ति मापन को समायोजित किया जा सकता है। संकेत अखंडता में सुधार विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए पूर्वनिर्धारित संकेत और प्रदर्शन विनिर्देशों वाली घड़ियों की आवश्यकता होती है। इनमें से प्रमुख विनिर्देश चरण शोर और आवृत्ति स्थिरता हैं। अनुनादक की प्राकृतिक आवृत्तियों (एफ) और गुणवत्ता कारकों (क्यू) को बढ़ाकर चरण शोर को अनुकूलित किया गया है। क्यू निर्दिष्ट करता है कि ड्राइव बंद होने के बाद अनुनादकर्ता कितने समय तक बजते रहते हैं, या जब फिल्टर के रूप में देखा जाता है तो उनके पास-बैंड कितने संकीर्ण होते हैं। विशेष रूप से, क्यू बार एफ, या क्यूएफ उत्पाद, निकट-वाहक चरण शोर को निर्धारित करता है। प्रारंभिक एम. ई. एम. एस. अनुनादकों ने संदर्भ के लिए अस्वीकार्य रूप से कम क्यू. एफ. उत्पाद दिखाए। महत्वपूर्ण सैद्धांतिक कार्य ने अंतर्निहित भौतिकी को स्पष्ट किया जबकि प्रयोगात्मक कार्य ने उच्च क्यू. एफ. अनुनादकों का विकास किया। वर्तमान में उपलब्ध एम. ई. एम. एस. क्यू. एफ. प्रदर्शन लगभग सभी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। रेसोनेटर संरचनात्मक डिजाइन, विशेष रूप से मोड नियंत्रण, एंकरिंग विधियों, संकीर्ण-अंतराल ट्रांसड्यूसर, रैखिकता और सरणीकृत संरचनाओं में महत्वपूर्ण शोध प्रयास किए गए। आवश्यक आवृत्ति सटीकता प्रोसेसर क्लॉकिंग के लिए अपेक्षाकृत कम होती है, आमतौर पर 50 से 100 पीपीएम, उच्च गति डेटा क्लॉकिंग के लिए सटीक, अक्सर 2.5 पीपीएम और उससे कम। शोध ने प्रदर्शित किया कि एम. ई. एम. एस. अनुनादकों और दोलकों को इन स्तरों के भीतर अच्छी तरह से बनाया जा सकता है। वाणिज्यिक उत्पाद अब 0.5 पीपीएम तक उपलब्ध हैं, जो अधिकांश अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। अंत में, आवृत्ति नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स और संबंधित समर्थन सर्किटरी को विकसित और अनुकूलित करने की आवश्यकता है। प्रमुख क्षेत्र तापमान संवेदक और पी. एल. एल. डिजाइन में थे। हाल के परिपथ विकास ने एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर का उत्पादन किया है जो उप-पिकोसेकंड एकीकृत झटके के साथ उच्च गति वाले क्रमिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। व्यावसायीकरण यू. एस. डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (डी. ए. आर. पी. ए.) ने एम. ई. एम. एस. अनुसंधान की एक विस्तृत श्रृंखला को वित्त पोषित किया जिसने ऊपर वर्णित विकास के लिए आधार प्रौद्योगिकियां प्रदान कीं। 2001 और 2002 में, डी. ए. आर. पी. ए. ने एम. ई. एम. एस. उच्च स्थिरता अनुनाद और पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों को विशेष रूप से विकसित करने के लिए नैनो मैकेनिकल ऐरे सिग्नल प्रोसेसर (एन. एम. ए. एस. पी.) और हर्ष एनवायरनमेंट रोबस्ट माइक्रोमैकेनिकल टेक्नोलॉजी (एच. ई. आर. एम. आई. टी.) कार्यक्रम शुरू किए। यह काम फलदायी था और प्रौद्योगिकी को उस स्तर तक उन्नत किया जिस पर उद्यम पूंजी वित्त पोषित स्टार्टअप वाणिज्यिक उत्पादों को विकसित कर सकते थे। इन स्टार्टअप में 2001 में डिसेरा, 2004 में सीटाइम, 2006 में सिलिकॉन क्लॉक और 2006 में हार्मोनिक डिवाइस शामिल थे। सिटाइम ने 2006 में पहला उत्पादन एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर पेश किया, जिसके बाद 2007 में डिसेरा आया। हार्मोनिक डिवाइसेज ने अपना ध्यान संवेदक उत्पादों पर केंद्रित किया और 2010 में क्वालकॉम द्वारा खरीदा गया। सिलिकॉन घड़ियों ने कभी भी वाणिज्यिक उत्पादों को पेश नहीं किया और 2010 में सिलिकॉन लैब्स द्वारा खरीदा गया था। अतिरिक्त प्रवेशकों ने सैंड 9 और वी. टी. आई. टेक्नोलॉजीज सहित एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर का उत्पादन करने के अपने इरादे की घोषणा की है। बिक्री की मात्रा के अनुसार, एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर आपूर्तिकर्ताओं को अवरोही क्रम में सीटाइम और डिसेरा के रूप में स्थान दिया जाता है। कई क्वार्ट्ज ऑसिलेटर आपूर्तिकर्ता एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर को पुनर्विक्रय करते हैं। सीटाइम ने घोषणा की कि उसने 2011 के मध्य तक संचयी रूप से 50 मिलियन इकाइयों को भेज दिया है। अन्य ने बिक्री की मात्रा का खुलासा नहीं किया है। ऑपरेशन वन एम. ई. एम. एस. अनुनादकों को छोटी घंटियों के रूप में सोच सकता है जो उच्च आवृत्ति पर बजती हैं। छोटी घंटियाँ बड़ी घंटियों की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर बजती हैं, और चूंकि एम. ई. एम. एस. अनुनादकर्ता छोटे होते हैं इसलिए वे उच्च आवृत्तियों पर बज सकते हैं। आम घंटियाँ मीटर से सेंटीमीटर तक होती हैं और सैकड़ों हर्ट्ज़ से किलोहर्ट्ज़ पर बजती हैं; एम. ई. एम. एस. अनुनादकर्ता एक मिलीमीटर का दसवां हिस्सा होते हैं और दसियों किलोहर्ट्ज़ से सैकड़ों मेगाहर्ट्ज़ पर बजते हैं। एम. ई. एम. एस. अनुनादकों ने एक गीगाहर्ट्ज़ से अधिक पर काम किया है। आम घंटियाँ यांत्रिक रूप से बजाई जाती हैं, जबकि एम. ई. एम. एस. अनुनादक विद्युत संचालित होते हैं। एम. ई. एम. एस. अनुनादकों के निर्माण के लिए दो बुनियादी तकनीकों का उपयोग किया जाता है जो इस बात में भिन्न होती हैं कि यांत्रिक गति से विद्युत ड्राइव और इंद्रिय संकेतों को कैसे पार किया जाता है। ये स्थिरविद्युत और पीजोइलेक्ट्रिक हैं। सभी वाणिज्यिक एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर इलेक्ट्रोस्टैटिक ट्रांसडक्शन का उपयोग करते हैं जबकि एम. ई. एम. एस. फिल्टर पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसडक्शन का उपयोग करते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक अनुनादकों ने आवृत्ति संदर्भ अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त आवृत्ति स्थिरता या गुणवत्ता कारक (क्यू) नहीं दिखाया है। इलेक्ट्रॉनिक सस्टेनिंग एम्प्स निरंतर दोलन में अनुनादकों को चलाते हैं। ये एम्पलीफायर अनुनादक गति का पता लगाते हैं और अनुनादक में अतिरिक्त ऊर्जा चलाते हैं। उन्हें उचित आयामों पर अनुनादकों की गति को बनाए रखने और कम शोर आउटपुट घड़ी संकेतों को निकालने के लिए सावधानीपूर्वक डिज़ाइन किया गया है। फ्रैक्शनल-एन फेज लॉक लूप्स (एफ. आर. सी.-एन. पी. एल. एल.) नामक अतिरिक्त परिपथ अनुनादक की यांत्रिक आवृत्तियों को ऑसिलेटर की उत्पादन आवृत्तियों से गुणा करते हैं। ये अत्यधिक विशिष्ट पी. एल. एल. डिजिटल अवस्था मशीनों के नियंत्रण में उत्पादन आवृत्तियों को निर्धारित करते हैं। राज्य मशीनों को गैर-वाष्पशील स्मृति में संग्रहीत अंशांकन और कार्यक्रम डेटा द्वारा नियंत्रित किया जाता है और तापमान भिन्नताओं की भरपाई के लिए पी. एल. एल. विन्यास को समायोजित किया जाता है। राज्य मशीनों को अतिरिक्त उपयोगकर्ता कार्य प्रदान करने के लिए भी बनाया जा सकता है, उदाहरण के लिए स्प्रेड-स्पेक्ट्रम क्लॉकिंग और वोल्टेज नियंत्रित आवृत्ति ट्रिमिंग। एम. ई. एम. एस. घड़ी जनित्र अपने मूल में एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर के साथ बनाए जाते हैं और अतिरिक्त आउटपुट की आपूर्ति के लिए अतिरिक्त सर्किटरी शामिल करते हैं। यह अतिरिक्त परिपथ आमतौर पर अनुप्रयोगों द्वारा आवश्यक विशिष्ट विशेषताओं को प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एम. ई. एम. एस. आर. टी. सी. ऑसिलेटर की तरह काम करते हैं लेकिन कम बिजली की खपत के लिए अनुकूलित होते हैं और तारीख और समय को ट्रैक करने के लिए सहायक सर्किट शामिल होते हैं। कम शक्ति पर काम करने के लिए उन्हें कम आवृत्ति वाले एम. ई. एम. एस. अनुनादकों के साथ बनाया जाता है। सर्किट डिजाइन में आवश्यक समय की सटीकता प्रदान करते हुए बिजली की खपत को कम करने के लिए ध्यान रखा जाता है। अनुनादकों का निर्माण अनुनादकों के प्रकार के आधार पर, निर्माण प्रक्रिया या तो एक विशेष एम. ई. एम. एस. फैब या सी. एम. ओ. एस. फाउंड्री में की जाती है। निर्माण प्रक्रिया अनुनादक और कैप्सुलेशन डिजाइन के साथ भिन्न होती है, लेकिन सामान्य रूप से अनुनादक संरचनाएं लिथोग्राफिक रूप से पैटर्न की जाती हैं और सिलिकॉन वेफर्स में या उन पर प्लाज्मा-एचेड होती हैं। सभी वाणिज्यिक एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर पॉली या सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन से बने होते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिकली ट्रांसड्यूस्ड रेज़ोनेटर में संकीर्ण और अच्छी तरह से नियंत्रित ड्राइव और सेंस कैपेसिटर अंतराल बनाने के लिए यह महत्वपूर्ण है। ये या तो अनुनादकों के नीचे पार्श्वीय हो सकते हैं, या अनुनादकों के बगल में ऊर्ध्वाधर हो सकते हैं। प्रत्येक विकल्प के अपने फायदे हैं और दोनों का व्यावसायिक रूप से उपयोग किया जाता है। रेज़ोनेटरों को या तो रेज़ोनेटर वेफर्स पर बंधन कवर वेफर्स द्वारा या रेज़ोनेटरों पर पतली फिल्म एनकैप्सुलेशन परतों को जमा करके एनकैप्सुलेट किया जाता है। यहाँ फिर से, दोनों विधियों का व्यावसायिक रूप से उपयोग किया जाता है। बंधे हुए कवर वेफर्स को एक चिपकने वाले के साथ जोड़ा जाना चाहिए। दो विकल्पों का उपयोग किया जाता है, एक ग्लास फ्रिट बॉन्ड रिंग या एक धातु बंधन रिंग। ग्लास फ्रिट को बहुत अधिक संदूषण उत्पन्न करने के लिए पाया गया है, और इस प्रकार बह जाता है, और अब आमतौर पर इसका उपयोग नहीं किया जाता है। पतली फिल्म एनकैप्सुलेशन के लिए अनुनादकों की संरचनाओं को ऑक्साइड और सिलिकॉन की परतों से ढका जाता है, फिर आसपास के ऑक्साइड को हटाकर फ्रीस्टैंडिंग अनुनादकों का निर्माण किया जाता है, और अंत में एक अतिरिक्त निक्षेपण के साथ सील किया जाता है। सर्किटरी स्थायी एम्प्स, पी. एल. एल. और सहायक सर्किट सी. एम. ओ. एस. ढलाईघरों में निर्मित मानक मिश्रित-संकेत सी. एम. ओ. एस. प्रक्रियाओं के साथ बनाए जाते हैं। एक ही आईसी डाई पर सीएमओएस सर्किट के साथ एकीकृत एमईएमएस ऑसिलेटर का प्रदर्शन किया गया है, लेकिन आज तक यह सजातीय एकीकरण व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य नहीं है। इसके बजाय, अलग-अलग डाई पर एम. ई. एम. एस. अनुनादकों और सी. एम. ओ. एस. परिपथ का उत्पादन करना और उन्हें पैकेजिंग चरण में जोड़ना फायदेमंद है। इस तरह से एक ही पैकेज में कई डाई को जोड़ना विषम एकीकरण या बस डाई स्टैकिंग कहा जाता है। पैकेजिंग छोटे चिप-स्तर के वैक्यूम कक्षों में संलग्न पूर्ण एम. ई. एम. एस. उपकरणों को उनके सिलिकॉन वेफर्स से काटा जाता है, और अनुनादक डाई को सी. एम. ओ. एस. डाई पर ढेर किया जाता है और ऑसिलेटर बनाने के लिए प्लास्टिक पैकेजों में ढाला जाता है। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटरों को उन्हीं कारखानों में पैक किया जाता है और उन्हीं उपकरणों और सामग्रियों के साथ जो मानक आई. सी. पैकेजिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं। यह क्वार्ट्ज ऑसिलेटर की तुलना में उनकी लागत-प्रभावशीलता और विश्वसनीयता में एक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता है, जिन्हें कस्टम-निर्मित कारखानों में विशेष सिरेमिक पैकेजों के साथ इकट्ठा किया जाता है। पैकेज के आयाम और पैड के आकार मानक क्वार्ट्ज ऑसिलेटर पैकेजों से मेल खाते हैं ताकि एमईएमएस ऑसिलेटर को बोर्ड संशोधन या पुनः डिजाइन की आवश्यकता के बिना क्वार्ट्ज के लिए डिज़ाइन किए गए पी. सी. बी. पर सीधे सोल्डर किया जा सके। परीक्षण और अंशांकन उत्पादन परीक्षण एम. ई. एम. एस. अनुनादकों और सी. एम. ओ. एस. आई. सी. की जांच और अंशांकन करते हैं ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि वे विनिर्देशन के अनुसार प्रदर्शन कर रहे हैं और अपनी आवृत्तियों को कम कर रहे हैं। इसके अलावा, कई एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटरों में प्रोग्राम करने योग्य आउटपुट आवृत्तियाँ होती हैं जिन्हें परीक्षण समय पर कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। बेशक विभिन्न प्रकार के ऑसिलेटर विशेष सीएमओएस और एमईएमएस डाई से कॉन्फ़िगर किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, कम शक्ति और उच्च प्रदर्शन वाले ऑसिलेटर एक ही डाई के साथ नहीं बनाए जाते हैं। इसके अलावा, उच्च परिशुद्धता वाले ऑसिलेटर को अक्सर कम परिशुद्धता वाले ऑसिलेटर की तुलना में अधिक सावधानीपूर्वक अंशांकन की आवश्यकता होती है। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर का परीक्षण मानक आई. सी. की तरह किया जाता है। पैकेजिंग की तरह, यह मानक आईसी परीक्षण उपकरण के साथ मानक आईसी कारखानों में किया जाता है। मानक आईसी पैकेजिंग और परीक्षण सुविधाओं का उपयोग (आईसी उद्योग में उपगण कहा जाता है) एमईएमएस ऑसिलेटर को उत्पादन मापनीयता देता है। ये सुविधाएँ बड़ी मात्रा में उत्पादन करने में सक्षम हैं, अक्सर प्रति दिन सैकड़ों लाखों आईसी। यह क्षमता कई आईसी कंपनियों में साझा की जाती है, इसलिए विशिष्ट आईसी की उत्पादन मात्रा को बढ़ाना, या इस मामले में विशिष्ट एमईएमएस ऑसिलेटर, मानक उत्पादन उपकरण आवंटित करने का एक कार्य है। इसके विपरीत, क्वार्ट्ज ऑसिलेटर कारखाने प्रकृति में एकल-कार्य हैं, ताकि रैंपिंग उत्पादन के लिए कस्टम उपकरण स्थापित करने की आवश्यकता हो, जो मानक उपकरण आवंटित करने की तुलना में अधिक महंगा और समय लेने वाला है। एम. ई. एम. एस. और क्वार्ट्ज ऑसिलेटर की तुलना में क्वार्ट्ज ऑसिलेटर एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर की तुलना में बहुत अधिक मात्रा में बेचे जाते हैं, और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरों द्वारा व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं और समझे जाते हैं। इसलिए, क्वार्ट्ज ऑसिलेटर वह आधार रेखा प्रदान करते हैं जिससे एमईएमएस ऑसिलेटर की तुलना की जाती है। हाल की प्रगति ने एमईएमएस-आधारित समय उपकरणों को क्वार्ट्ज उपकरणों के समान, और कभी-कभी बेहतर, प्रदर्शन स्तर प्रदान करने में सक्षम बनाया है। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर संकेत की गुणवत्ता जैसा कि चरण शोर द्वारा मापा जाता है, अब अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है। 10 मेगाहर्ट्ज से 10 किलोहर्ट्ज पर −150 डी. बी. सी. का चरण शोर अब उपलब्ध है, एक ऐसा स्तर जो आम तौर पर केवल रेडियो आवृत्ति (आर. एफ.) अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर अब 1 पिकोसेकंड के तहत एकीकृत जिटर के साथ उपलब्ध हैं, जिन्हें 12 किलोहर्ट्ज़ से 20 मेगाहर्ट्ज़ तक मापा जाता है, एक स्तर जो आम तौर पर उच्च गति सीरियल डेटा लिंक, जैसे कि एस. ओ. एन. ई. टी. और सिंक, और कुछ उपकरण अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है। अल्पकालिक स्थिरता, स्टार्टअप समय और बिजली की खपत, क्वार्ट्ज के समान हैं। कुछ मामलों में, एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर क्वार्ट्ज की तुलना में कम बिजली की खपत दिखाते हैं। उच्च परिशुद्धता एम. ई. एम. एस. तापमान-प्रतिपूरित ऑसिलेटर (टी. सी. एक्स. ओ.) की घोषणा हाल ही में तापमान पर ± 0.1 पी. पी. एम. आवृत्ति स्थिरता के साथ की गई है। यह बहुत उच्च-स्तरीय क्वार्ट्ज टीसीएक्सओ और ओवन-नियंत्रित ऑसिलेटर (ओसीएक्सओ) को छोड़कर सभी के प्रदर्शन से अधिक है। एम. ई. एम. एस. टी. सी. एक्स. ओ. अब 100 मेगाहर्ट्ज से अधिक उत्पादन आवृत्तियों के साथ उपलब्ध हैं, एक ऐसी क्षमता जो केवल कुछ विशेष क्वार्ट्ज ऑसिलेटर (जैसे, उल्टे मेसा) प्रदान कर सकते हैं। आर. टी. सी. अनुप्रयोगों में एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर तापमान और सोल्डर-डाउन शिफ्ट पर आवृत्ति स्थिरता के मामले में सर्वश्रेष्ठ क्वार्ट्ज ट्यूनिंग कांटे की तुलना में थोड़ा बेहतर प्रदर्शन कर रहे हैं, जबकि क्वार्ट्ज अभी भी सबसे कम बिजली अनुप्रयोगों के लिए बेहतर है। उपयोगकर्ताओं को आवश्यक विभिन्न प्रकार के विनिर्देशों के लिए क्वार्ट्ज ऑसिलेटर का निर्माण और भंडारण करना मुश्किल है। विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट आवृत्तियों, सटीकता स्तरों, संकेत गुणवत्ता स्तरों, पैकेज के आकार, आपूर्ति वोल्टेज और विशेष विशेषताओं वाले ऑसिलेटर की आवश्यकता होती है। इनका संयोजन भाग संख्या के प्रसार की ओर ले जाता है जो भंडारण को अव्यावहारिक बनाता है और लंबे उत्पादन लीड समय की ओर ले जा सकता है। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर आपूर्तिकर्ता सर्किट प्रौद्योगिकी का लाभ उठाकर विविधता की समस्या का समाधान करते हैं। जबकि क्वार्ट्ज ऑसिलेटर आमतौर पर वांछित उत्पादन आवृत्तियों पर संचालित क्वार्ट्ज क्रिस्टल के साथ बनाए जाते हैं, एमईएमएस ऑसिलेटर आमतौर पर एक आवृत्ति पर अनुनादकों को चलाते हैं और इसे डिज़ाइन की गई उत्पादन आवृत्ति से गुणा करते हैं। इस तरह, सैकड़ों मानक अनुप्रयोग आवृत्तियों और सामयिक कस्टम आवृत्ति को एम. ई. एम. एस. अनुनादकों या परिपथों को फिर से डिज़ाइन किए बिना प्रदान किया जा सकता है। बेशक, भागों की विभिन्न श्रेणियों के लिए आवश्यक अनुनाद, परिपथ या अंशांकन में अंतर हैं, लेकिन इन श्रेणियों के भीतर आवृत्ति अनुवाद मापदंडों को अक्सर उत्पादन प्रक्रिया में देर से एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर में क्रमादेशित किया जा सकता है। चूंकि घटकों को प्रक्रिया में देर तक अलग नहीं किया जाता है, इसलिए प्रमुख समय कम हो सकता है, आमतौर पर कुछ सप्ताह। तकनीकी रूप से, क्वार्ट्ज ऑसिलेटर को एम. ई. एम. एस. में उपयोग किए जाने वाले सर्किट-केंद्रित प्रोग्रामेबल आर्किटेक्चर के साथ बनाया जा सकता है, लेकिन ऐतिहासिक रूप से केवल एक अल्पसंख्यक को इस तरह से बनाया गया है। एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर भी सदमे और कंपन के लिए काफी प्रतिरक्षित हैं और क्वार्ट्ज से जुड़े लोगों की तुलना में उत्पादन गुणवत्ता के स्तर को अधिक दिखाया है। क्वार्ट्ज ऑसिलेटर विशिष्ट अनुप्रयोगों में सुरक्षित होते हैं जहां उपयुक्त एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर पेश नहीं किए गए हैं। उदाहरण के लिए, उन अनुप्रयोगों में से एक सेल फोन हैंडसेट के लिए वोल्टेज-नियंत्रित टीसीएक्सओ (वीसीटीसीएक्सओ) है। इस अनुप्रयोग के लिए क्षमताओं के एक बहुत ही विशिष्ट समूह की आवश्यकता होती है जिसके लिए क्वार्ट्ज उत्पाद अत्यधिक अनुकूलित होते हैं। क्वार्ट्ज ऑसिलेटर प्रदर्शन सीमा के चरम उच्च छोरों में बेहतर होते हैं। इनमें ओसीएक्सओ शामिल हैं जो कुछ भाग प्रति अरब (पीपीबी) के भीतर स्थिरता बनाए रख सकते हैं, और सतह ध्वनिक तरंग (एसएडब्ल्यू) ऑसिलेटर जो उच्च आवृत्तियों पर 100 फेमटोसेकंड के तहत घबराहट पैदा कर सकते हैं। हाल तक, एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर टी. सी. एक्स. ओ. उत्पाद श्रेणी में प्रतिस्पर्धा नहीं करते थे, लेकिन नए उत्पाद परिचय ने एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर को उस बाजार में लाया है। क्वार्ट्ज अभी भी घड़ी जनरेटर अनुप्रयोगों में प्रमुख है। इन अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक विशिष्ट आउटपुट संयोजन और कस्टम पैकेजों की आवश्यकता होती है। इन उत्पादों की आपूर्ति श्रृंखला विशिष्ट है और इसमें एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर आपूर्तिकर्ता शामिल नहीं है। विशिष्ट अनुप्रयोग एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर कम्प्यूटिंग, उपभोक्ता, नेटवर्किंग, संचार, मोटर वाहन और औद्योगिक प्रणालियों जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में क्वार्ट्ज ऑसिलेटर की जगह ले रहे हैं। प्रोग्राम करने योग्य एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर का उपयोग अधिकांश अनुप्रयोगों में किया जा सकता है जहां फिक्स्ड-फ्रीक्वेंसी क्वार्ट्ज ऑसिलेटर का उपयोग किया जाता है, जैसे कि पी. सी. आई.-एक्सप्रेस, एस. ए. टी. ए., एस. ए. एस., पी. सी. आई., यू. एस. बी., गीगाबिट ईथरनेट, एम. पी. ई. जी. वीडियो और केबल मॉडेम। एम. ई. एम. एस. घड़ी जनित्र जटिल प्रणालियों में उपयोगी होते हैं जिनके लिए कई आवृत्तियों की आवश्यकता होती है, जैसे कि डेटा सर्वर और दूरसंचार स्विच। एम. ई. एम. एस. वास्तविक समय घड़ियों का उपयोग उन प्रणालियों में किया जाता है जिनके लिए सटीक समय माप की आवश्यकता होती है। गैस और बिजली के लिए स्मार्ट मीटर एक उदाहरण है जो इन उपकरणों की बड़ी मात्रा में खपत कर रहा है। ऑसिलेटर प्रकारों के नामों में "एक्स" मूल रूप से "क्रिस्टल" को दर्शाता है। कुछ निर्माताओं ने एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटरों को शामिल करने के लिए इस परंपरा को अपनाया है। अन्य एमईएमएस-आधारित ऑसिलेटरों को क्वार्ट्ज-आधारित ऑसिलेटरों से अलग करने के लिए "एक्स" के लिए "एम" को प्रतिस्थापित कर रहे हैं (जैसा कि "वीसीएमओ" बनाम "वीसीएक्सओ" में)। सीमाएं एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर हीलियम से हानिकारक रूप से प्रभावित हो सकते हैं। 2018 में एक अस्पताल में हीलियम रिसाव के कारण एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर का उपयोग करने वाले उपकरणों की बड़े पैमाने पर विफलता हुई। 2 प्रतिशत से कम हीलियम सांद्रता एम. ई. एम. एस. ऑसिलेटर की पूर्ण विफलता का कारण बनती है। इलेक्ट्रॉनिक घटक भी देखें संदर्भ अमेरिकी आविष्कार ऑसिलेटर माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम