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了解硅晶振性能優勢、工作原理、提升時鐘設計技能，優化晶振選型和掌握行業解決方案。

一、概述

隨著電動汽車的應用與普及, 傳統的汽車設計發生了非常大的變化。電子電路的功能與系統已經成為電動汽車的核心技術.那同樣有著電子電路“心臟”之稱的時鐘則是核心中的核心。

而一款電動汽車,最多則會用到70多顆石英晶振，這些石英晶振是否具有AEC-Q100認證，是否具有超強的抗震性、高低溫穩定性、EMI抗干擾性等，與汽車的安全性能有最直接的關系。所以，作為電動汽車的設計者，就一定要在時鐘產品選擇與設計方面做諸多考量。

通過大量的客戶拜訪與實際驗證,SiTime總結了如下時鐘產品在汽車電子設計里的時鐘指南。

一、盡量減少無源晶體(諧振器)的使用，而改用有源晶振(振蕩器)

因為無源晶體需要與外圍諧振電路匹配(電容匹配、阻抗匹配)，所以在汽車實際運行中,會隨時間的推移,存在匹配失效問題,從而影響頻率穩定性。

圖1、無源晶體匹配電路

二、盡量減少使用抗震性差的石英頻率器件

由于石英晶振采用易碎的SiO2為原材料，通過切割、打磨成一定形狀、厚度的石英晶片，再經過基座粘貼、金屬密封等制程. 以40M頻率,AT切割的石英晶振為例，厚度僅為41.75微米(人的一根頭發絲的直徑為70微米)。可想而知其抗震性。

圖2、石英晶片因震動碎裂

三、盡量減少使用寬溫的石英頻率器件

石英晶片的頻率穩定性在常溫(25℃)下與高低溫范圍內(比如+60℃以上)表現是有非常大的差別的，寬溫石英晶振需采用特殊工藝制程。具有較大的一致性隱患。而且長期工作在高溫下，會加速石英晶振的老化，及氣密性問題，容易相起內部石英晶片鍍銀層的氧化，從而影響石英晶振頻率穩定性。

圖3、內部石英晶片污染、氧化

四、盡量減少抗電源噪聲干擾差的頻率器件

石英晶振需要對供電電壓VDD進行加LC或LDO處理，以去除電源的紋波噪聲，從而保證晶振信號的抖動指標。但LC電路需對電感 電容進行匹配調整, 而LDO則增加設計成本。

圖4、有源晶振抗紋波干擾電路

五、建議使用車規AEC-Q100規格而非AEC-Q200的頻率器件

AEC-Q100認證是針對IC集成電路,包括環境溫度、工作壽命、封裝測試、晶圓制造、電氣特性等在內的40多項檢測。而AEC-Q200則是針對無源器件(如無源晶振)，僅10多項檢測。而石英有源晶振內部含有起振IC，屬于有源器件。 所以應該具有AEC-Q100認證，而非AEC-Q200認證。

圖5、SiTime AEC-Q100認證產品

六、建議使用內含LDO且PSRR良好的頻率器件

使用內含LDO的且PSRR良好的MEMS硅晶振，可有效減小PCB面積，降低電源設計難度及成本，保障高速傳輸信號所需要的抖動指標。

圖6、SiTime所有產品均內含LDO

七、總結

我們整理了汽車電子時鐘設計的指南表, 供大家參考。

八、關于SiTime公司

SiTime是一家專注于全硅MEMS時鐘解決方案的Fabless半導體設計公司。公司成立于2005年，于2019年在美國納斯達克上市。SiTime采用MEMS技術與CMOS半導體技術相結合，依托先進的堆疊封裝工藝制作而成。無需更改PCB設計,即可P2P完全替代所有傳統石英振蕩器產品。大尺度頻率覆蓋范圍、國際標準封裝、靈活的產品組合，快捷的可編程交付方式。所有產品可在24小時內提供32KHz--725MHz任一頻率樣品供應,實現更高性能時鐘樣品的快速交付。SiTime硅晶振以穩定的性能和超高的性價比成為了大多數高性能主控芯片的理想時鐘選擇和強健的心臟。不僅可以縮短研發周期，節約開發調試成本，而能降低未來產品返修風險，快給你的電路換上一顆SiTime硅晶振吧。

審核編輯 黃宇