汽車中的矽振

關鍵字 :汽車矽振
如今汽車上的電器越來越多,流媒體大屏,ADAS等系統賦予車輛更人性化更智能化的功能。在各式各樣的系統中都會用到時鐘振盪器,時鐘振盪器雖然很小,甚至不起眼但是對於系統。來說是個非常關鍵的部件,如果振盪器休息了,整個系統也就休息了,不管是ARM M0或者是A7 A8,其工作時序的基礎就是來自於時鐘。

汽車上的電器系統對於時鐘的要求更高,主要體現在以下幾點
1 抗振抗衝擊
汽車在運動的環境中工作。對不同型號車規級晶振而言,振動和衝擊的要求水準會比消費電子產品高很多。車規級晶振具備耐熱、耐振、耐撞擊等優良的耐環境特性;在極端嚴酷的環境條件下也能發揮穩定的起振特性

2可靠性

設計壽命:一般的汽車設計壽命都在15年20W公里左右,對車規級元器件的壽命要求不能夠低於汽車設計壽命。在相同的可靠性要求下,系統組成的部件和環節越多,對組成的部件可靠性要求越高。汽車零部件的要求通常用PPM(百萬分之一)來描述。一輛汽車使用到的石英晶振高達200顆左右,它們分布在不同的汽車部位。發動機引擎部位對晶振的工作溫度要求極為嚴格。工作溫度必須滿足-40-125℃,或者-40—150℃;音響,導航等系統對工作溫度範圍並沒有很高的指標,-40—85℃,或者-40—105℃皆能滿足。


那麼相對於傳統的石英晶體的振盪器MEMS有如下的優勢
1、體積優勢
石英晶振的振盪頻率受石英晶體的體積所限,而要切割微小體積的石英晶體非常困難,且石英晶體的體積越小其製造良率就越低。製成後的抗衝擊能力就越差。MEMS振盪器可以非常容易的實現小型化。
2、穩定度優勢
傳統晶振在使用20M-33MHrs後會發生性能穩定性下降的問題,而MEMS振盪器出現該問題的時間是500MHrs,穩定度提高十倍以上。耐衝擊性來說MEMS振盪器的仿真係數達到-50,000G,而傳統的石英晶振只能達到-2,000G。因此相比較易破碎的石英晶振,MEMS晶振要堅固的多。
3、效能優勢
MEMS晶振可以做到更低的功耗和更快的啟動時間。功耗可低至1毫安,啟動速度快至3毫秒。MEMS振盪器可以實現10個PPM的精度。這是石英晶振難以達到的,現有石英晶振的最高精度為25-30PPM。更高的精度為設計師設計產品提供了冗餘。

Microchip的DSA10XX系列產品是一款符合ACQ100的高精度低功耗的振盪器
其具備如下特點
 1符合ACQ100規範

2 頻率範圍從  1MHZ ~ 150MHZ
3 精度範圍    20PPM ~ 50PPM
4 寬操作電壓  1.7V ~ 3.6V
5 溫度等級    -40°~ 105°
6 小封裝   
  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

  其結構圖如下所示
 

  從矽振的電器特性示例途中也可以對矽振特性窺豹一斑

  1 電流特性從下圖可以了解矽振在不同頻率下電流只跟負載電容
     相關
    
    

2  矽振啟動停止的時間很穩定
     從示例中可以看到,矽振啟動速度快,而且很穩定
  
   那麼一個晶振除了自身特性,穩定,堅固外,對於工程師來講PCB的布線工作對於晶振的影響也是非常大的。矽振
   的PCB布線是否有特殊的要求呢
  
   
       從上圖示例看,PCB的布線工作應該屬於一般要求,並沒有太多的限制要求

       綜合MEMS的穩定性,溫度,體積,成本等各方面優勢來看,替換有源振盪器是一個趨勢
       在汽車的應用領域中,穩定非常重要,這也是MEMS的一大優勢,所以,汽車中的“矽振”
       會越來越普及

 

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