在當今聯(lián)網(wǎng)汽車中部署的高性能信息娛樂和無線系統(tǒng)的數(shù)量不斷增加，要求設(shè)計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攝像機模塊中，電磁干擾（EMI）可能會成問題，而后者取決于高速傳輸大量數(shù)據(jù)。 時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。 這可能會導(dǎo)致在設(shè)計周期的后期進行返工，從而導(dǎo)致計劃外的延遲和成本。

圖1：MEMS振蕩器為相機模塊等應(yīng)用提供EMI降低功能

為了解決這個問題，SiTime提供了首款符合AEC-Q100標準的擴頻振蕩器（SSXO）SiT9025。該設(shè)備的光譜范圍高達4％，分辨率為0.25％，采用2016年小型封裝。 SiT9025通過兩種技術(shù)降低EMI：擴頻時鐘和Fle Edge?可編程驅(qū)動強度，允許調(diào)整上升/下降時間以降低壓擺率。通過使用這些EMI降低功能，SiT9025可以將噪聲降低多達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)計人員可以在自己的實驗室中使用此工具對EMI降低振蕩器進行編程，并在不同級別上嘗試不同的技術(shù)，以實現(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一致性測試，而無需進行任何電路板更換或使用昂貴的組件或屏蔽。

MEMS振蕩器更堅固

車輛要經(jīng)受苛刻的環(huán)境，例如高水平的機械沖擊和振動力，這會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，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)，對機械力非常敏感，會導(dǎo)致頻率尖峰，增加的相位噪聲和抖動，甚至損壞諧振器。

相反，MEMS諧振器的振動較小，因為它們的質(zhì)量比石英諧振器小1000至3000倍。 這減少了由振動引起的施加到諧振器的力加速。 SiTime的MEMS諧振器是堅固的結(jié)構(gòu)，可在平面內(nèi)以塊狀模式振動，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，以ppb / g表示，代表了由加速力引起的頻率變化。 SiTime的汽車級振蕩器采用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，當板上的電源和其他設(shè)備開啟和關(guān)閉時，電源噪聲會放大。 這會增加輸出時鐘的抖動，并且對系統(tǒng)時序裕度產(chǎn)生負面影響。 例如，在ADAS系統(tǒng)中，當抖動加劇時，它可能會影響數(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斐蔀?zāi)難性的后果。

SiTime的SiT9386 / 87差分振蕩器的RMS相位抖動（隨機）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，激光雷達和其他傳感器捕獲的大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

圖2：低抖動MEMS振蕩器具有抗沖擊，振動，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)時序

為了在現(xiàn)實條件下模擬器件的性能，SiTime使用標準化的測試方法在各種條件下測試了具有相似規(guī)格的各種振蕩器，包括正弦振動和隨機振動。 如圖6和7所示，SiTime的基于

MEMS的振蕩器表現(xiàn)出出色的抗振動和板噪聲的能力。

圖3：振蕩器對正弦振動的敏感性

圖4：振蕩器對電路板噪聲的敏感性

精準打造動態(tài)性能

除沖擊，振動和電源噪聲外，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，這些也會干擾定時信號。 當今的汽車使用定時設(shè)備來處理從信息娛樂到備用攝像機的所有內(nèi)容，而自動駕駛系統(tǒng)則需要更嚴格的定時規(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，并且不受環(huán)境壓力的干擾。

最新一代的MEMS時序解決方案基于Elite Platform?構(gòu)建，旨在在各種動態(tài)條件下保持非常緊密的穩(wěn)定性。 該平臺使用DualMEMS?架構(gòu)和TurboCompensation?溫度感測技術(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（溫度補償振蕩器）提供高達±0.1 ppm的精確度，并在溫度快速變化，氣流，沖擊，振動和電源噪聲的情況下保持這種穩(wěn)定性。

圖5：Elite Platform TCXO經(jīng)過精心設(shè)計，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可靠的汽車級基準定時組件的需求。 當今最優(yōu)質(zhì)的汽車計時解決方案基于MEMStiming技術(shù)，該技術(shù)固有地比石英技術(shù)更堅固。 硅MEMStiming組件使用ICindustry開發(fā)的嚴格控制和標準制造。 這些流程和標準，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。 并且由于這些計時設(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，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，電噪聲，快速氣流和溫度瞬變的能力，同時能夠繼續(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。