汽车中的硅振

关键字 :汽车硅振
如今汽车上的电器越来越多,流媒体大屏,ADAS等系统赋予车辆更人性化更智能化的功能。在各式各样的系统中都会用到时钟振荡器,时钟振荡器虽然很小,甚至不起眼但是对于系统。来说是个非常关键的部件,如果振荡器休息了,整个系统也就休息了,不管是ARM M0或者是A7 A8,其工作时序的基础就是来自于时钟。

汽车上的电器系统对于时钟的要求更高,主要体现在以下几点
1 抗振抗冲击
汽车在运动的环境中工作。对不同型号车规级晶振而言,振动和冲击的要求水准会比消费电子产品高很多。车规级晶振具备耐热、耐振、耐撞击等优良的耐环境特性;在极端严酷的环境条件下也能发挥稳定的起振特性

2可靠性

设计寿命:一般的汽车设计寿命都在15年20W公里左右,对车规级元器件的寿命要求不能够低于汽车设计寿命。在相同的可靠性要求下,系统组成的部件和环节越多,对组成的部件可靠性要求越高。汽车零部件的要求通常用PPM(百万分之一)来描述。一辆汽车使用到的石英晶振高达200颗左右,它们分布在不同的汽车部位。发动机引擎部位对晶振的工作温度要求极为严格。工作温度必须满足-40-125℃,或者-40—150℃;音响,导航等系统对工作温度范围并没有很高的指标,-40—85℃,或者-40—105℃皆能满足。


那么相对于传统的石英晶体的振荡器MEMS有如下的优势
1、体积优势
石英晶振的振荡频率受石英晶体的体积所限,而要切割微小体积的石英晶体非常困难,且石英晶体的体积越小其制造良率就越低。制成后的抗冲击能力就越差。MEMS振荡器可以非常容易的实现小型化。
2、稳定度优势
传统晶振在使用20M-33MHrs后会发生性能稳定性下降的问题,而MEMS振荡器出现该问题的时间是500MHrs,稳定度提高十倍以上。耐冲击性来说MEMS振荡器的仿真系数达到-50,000G,而传统的石英晶振只能达到-2,000G。因此相比较易破碎的石英晶振,MEMS晶振要坚固的多。
3、效能优势
MEMS晶振可以做到更低的功耗和更快的启动时间。功耗可低至1毫安,启动速度快至3毫秒。MEMS振荡器可以实现10个PPM的精度。这是石英晶振难以达到的,现有石英晶振的最高精度为25-30PPM。更高的精度为设计师设计产品提供了冗余。

Microchip的DSA10XX系列产品是一款符合ACQ100的高精度低功耗的振荡器
其具备如下特点
 1符合ACQ100规范

2 频率范围从  1MHZ ~ 150MHZ
3 精度范围    20PPM ~ 50PPM
4 宽操作电压  1.7V ~ 3.6V
5 温度等级    -40°~ 105°
6 小封装   
  2.5 mm x 2.0 mm x 0.85 mm
  3.2 mm x 2.5 mm x 0.85 mm
  5.0 mm x 3.2 mm x 0.85 mm

  其结构图如下所示
 

  从硅振的电器特性示例途中也可以对硅振特性窥豹一斑

  1 电流特性从下图可以了解硅振在不同频率下电流只跟负载电容
     相关
    
    

2  硅振启动停止的时间很稳定
     从示例中可以看到,硅振启动速度快,而且很稳定
  
   那么一个晶振除了自身特性,稳定,坚固外,对于工程师来讲PCB的布线工作对于晶振的影响也是非常大的。硅振
   的PCB布线是否有特殊的要求呢
  
   
       从上图示例看,PCB的布线工作应该属于一般要求,并没有太多的限制要求

       综合MEMS的稳定性,温度,体积,成本等各方面优势来看,替换有源振荡器是一个趋势
       在汽车的应用领域中,稳定非常重要,这也是MEMS的一大优势,所以,汽车中的“硅振”
       会越来越普及

 

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