在當(dāng)今聯(lián)網(wǎng)汽車中部署的高性能信息娛樂(lè)和無(wú)線系統(tǒng)的數(shù)量不斷增加，要求設(shè)計(jì)人員特別注意這些系統(tǒng)敏感的頻率處存在的電磁能。 在AI服務(wù)器/ ECU或ADAS攝像機(jī)模塊中，電磁干擾（EMI）可能會(huì)成問(wèn)題，而后者取決于高速傳輸大量數(shù)據(jù)。 時(shí)鐘可能是最大的噪聲源，通常，直到鑒定的最后階段才觀察到這種EMI。 這可能會(huì)導(dǎo)致在設(shè)計(jì)周期的后期進(jìn)行返工，從而導(dǎo)致計(jì)劃外的延遲和成本。

圖1：MEMS振蕩器為相機(jī)模塊等應(yīng)用提供EMI降低功能

為了解決這個(gè)問(wèn)題，SiTime提供了首款符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)頻振蕩器（SSXO）SiT9025。該設(shè)備的光譜范圍高達(dá)4％，分辨率為0.25％，采用2016年小型封裝。 SiT9025通過(guò)兩種技術(shù)降低EMI：擴(kuò)頻時(shí)鐘和Fle Edge?可編程驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，允許調(diào)整上升/下降時(shí)間以降低壓擺率。通過(guò)使用這些EMI降低功能，SiT9025可以將噪聲降低多達(dá)30 dB。

SiT9025 SSXO以及SiT8924 / 25和SiT2024 / 25振蕩器具有可編程的FlexEdge?，并由SiTime的Time Machine II編程器支持［5］。設(shè)計(jì)人員可以在自己的實(shí)驗(yàn)室中使用此工具對(duì)EMI降低振蕩器進(jìn)行編程，并在不同級(jí)別上嘗試不同的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)降噪與系統(tǒng)性能的最佳平衡。由于SiTime QFN器件是石英振蕩器的直接替代產(chǎn)品，因此它們可以用于通過(guò)一致性測(cè)試，而無(wú)需進(jìn)行任何電路板更換或使用昂貴的組件或屏蔽。

MEMS振蕩器更堅(jiān)固

車輛要經(jīng)受苛刻的環(huán)境，例如高水平的機(jī)械沖擊和振動(dòng)力，這會(huì)降低石英振蕩器的性能并導(dǎo)致其故障。 在這些條件下工作時(shí)，振蕩器必須符合其規(guī)格。 如果振蕩器不可靠，則有可能導(dǎo)致災(zāi)難性故障。 晶體諧振器是懸臂結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)械力非常敏感，會(huì)導(dǎo)致頻率尖峰，增加的相位噪聲和抖動(dòng)，甚至損壞諧振器。

相反，MEMS諧振器的振動(dòng)較小，因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量比石英諧振器小1000至3000倍。 這減少了由振動(dòng)引起的施加到諧振器的力加速。 SiTime的MEMS諧振器是堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，可在平面內(nèi)以塊狀模式振動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)固有地具有抗振性。 這使得MEMS振蕩器具有較低的g靈敏度等級(jí)，以ppb / g表示，代表了由加速力引起的頻率變化。 SiTime的汽車級(jí)振蕩器采用2016年小型塑料封裝，可提供0.1 ppb / g的性能。 石英設(shè)備必須使用大型專用包裝才能實(shí)現(xiàn)低g敏感度性能。

MEMS振蕩器還具有抵抗電源噪聲的能力，當(dāng)板上的電源和其他設(shè)備開啟和關(guān)閉時(shí)，電源噪聲會(huì)放大。 這會(huì)增加輸出時(shí)鐘的抖動(dòng)，并且對(duì)系統(tǒng)時(shí)序裕度產(chǎn)生負(fù)面影響。 例如，在ADAS系統(tǒng)中，當(dāng)抖動(dòng)加劇時(shí)，它可能會(huì)影響數(shù)據(jù)從傳感器發(fā)送到?jīng)Q策引擎的速度。 在車輛環(huán)境不斷變化的道路上，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏罂赡軙?huì)造成災(zāi)難性的后果。

SiTime的SiT9386 / 87差分振蕩器的RMS相位抖動(dòng)（隨機(jī)）小于300 fs（典型值），電源噪聲抑制（PSNR）為0.02 ps / mV。 這些設(shè)備非常適合自動(dòng)駕駛和汽車10G / 40G / 100G汽車以太網(wǎng)應(yīng)用中的高性能AI處理，這些應(yīng)用需要處理從攝像頭，雷達(dá)，激光雷達(dá)和其他傳感器捕獲的大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

圖2：低抖動(dòng)MEMS振蕩器具有抗沖擊，振動(dòng)，電源噪聲和熱梯度的特性，使其非常適合用于ADAS系統(tǒng)的汽車以太網(wǎng)時(shí)序

為了在現(xiàn)實(shí)條件下模擬器件的性能，SiTime使用標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試方法在各種條件下測(cè)試了具有相似規(guī)格的各種振蕩器，包括正弦振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。 如圖6和7所示，SiTime的基于

MEMS的振蕩器表現(xiàn)出出色的抗振動(dòng)和板噪聲的能力。

圖3：振蕩器對(duì)正弦振動(dòng)的敏感性

圖4：振蕩器對(duì)電路板噪聲的敏感性

精準(zhǔn)打造動(dòng)態(tài)性能

除沖擊，振動(dòng)和電源噪聲外，汽車系統(tǒng)還受到其他環(huán)境條件的影響，例如溫度的快速變化和氣流的流動(dòng)，這些也會(huì)干擾定時(shí)信號(hào)。 當(dāng)今的汽車使用定時(shí)設(shè)備來(lái)處理從信息娛樂(lè)到備用攝像機(jī)的所有內(nèi)容，而自動(dòng)駕駛系統(tǒng)則需要更嚴(yán)格的定時(shí)規(guī)范。 精密GNSS接收器和V2X通信系統(tǒng)是一些應(yīng)用示例，這些應(yīng)用要求極其精確和定時(shí)，并且不受環(huán)境壓力的干擾。

最新一代的MEMS時(shí)序解決方案基于Elite Platform?構(gòu)建，旨在在各種動(dòng)態(tài)條件下保持非常緊密的穩(wěn)定性。 該平臺(tái)使用DualMEMS?架構(gòu)和TurboCompensation?溫度感測(cè)技術(shù)在環(huán)境壓力下提供出色的頻率穩(wěn)定性。 SiTime的SiT5186 / 87和SiT5386 / 87 TCXO（溫度補(bǔ)償振蕩器）提供高達(dá)±0.1 ppm的精確度，并在溫度快速變化，氣流，沖擊，振動(dòng)和電源噪聲的情況下保持這種穩(wěn)定性。

圖5：Elite Platform TCXO經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，可在較大范圍內(nèi)保持最佳性能

總結(jié)

車載電子系統(tǒng)的日益廣泛使用增加了對(duì)可靠的汽車級(jí)基準(zhǔn)定時(shí)組件的需求。 當(dāng)今最優(yōu)質(zhì)的汽車計(jì)時(shí)解決方案基于MEMStiming技術(shù)，該技術(shù)固有地比石英技術(shù)更堅(jiān)固。 硅MEMStiming組件使用ICindustry開發(fā)的嚴(yán)格控制和標(biāo)準(zhǔn)制造。 這些流程和標(biāo)準(zhǔn)，再加上SiTime專有的MEMS和模擬IC技術(shù)，可產(chǎn)生超高質(zhì)量的產(chǎn)品。 并且由于這些計(jì)時(shí)設(shè)備均基于硅，因此它們符合AEC-Q100，與AEC-Q200相比，具有更高的資格要求。

基于MEMS的定時(shí)解決方案可提供任何頻率，更寬的溫度范圍，更緊密的頻率穩(wěn)定性，更好的封裝選項(xiàng)，可編程的EMI降低功能，高質(zhì)量和可靠性以及較短的交貨時(shí)間。 最重要的是，SiTime的MEMS振蕩器具有抵抗惡劣的汽車環(huán)境中存在的振動(dòng)，電噪聲，快速氣流和溫度瞬變的能力，同時(shí)能夠繼續(xù)可靠地工作并符合規(guī)范。 這種可靠性以及SiTime產(chǎn)品的靈活性，使其成為明天功能豐富的車輛的理想選擇。