电子控制系统 (ECU) 是一种嵌入式系统,用于控制一个或多个车辆系统——从动力总成到信息娱乐系统,在现代车辆中,从传感器到执行器,所有与驾驶员辅助和自动驾驶相关的系统。ASIL D 对于大多数域控制器是强制性的,时钟在支持功能安全要求方面发挥着重要作用。
随着 E/E 架构越来越依赖高速接口,SiTime晶振 MEMS 时序解决方案提供了汽车 ECU 所需的性能。SiTime 时钟具有高精度、更好的温度稳定性、抗冲击和振动能力以及低抖动。
SiTime MEMS 定时优势
一、完整的 MEMS 时钟树
扩频振荡器
低抖动差分晶振
32.768-kHz XO 和 TCXO
精密 TCXO
二、在实际条件下最坚固
150 fs rms 抖动,出色的 PSNR
抗冲击和振动
在较宽的温度下保持稳定
22 亿小时 MTBF
三、集成 MEMS,易于使用
无 quartz 可靠性问题
在低温下可靠启动
无需盖板或屏蔽层
任何频率的交货时间短
汽车 ECU 框图
从车辆分布式架构到域架构的过渡对时序有重大影响。对于域架构,使用更高速度的接口对低抖动时钟提出了更大的需求。随着 ECU 复杂性的增加,需要更多的时钟晶振。功能安全是当今汽车系统不可或缺的一部分。ASIL D 对于大多数域控制器来说是强制性的,时钟在支持功能安全要求方面发挥着重要作用。
用于汽车 ECU 的 MEMS 时序解决方案
设备 | 主要特点 | 关键价值 |
单端振荡器 SiT8924 1 至 110 MHz |
高达 -55°C 至 +125°C ±20 ppm 稳定性 2016、2520、3225 包 |
高可靠性 扩展温度范围 占地面积小 |
单端振荡器 SiT9025 1 至 110 MHz |
高达 -55°C 至 +125°C 扩频 可配置的上升/下降时间 2016、2520、3225 包 |
高可靠性 扩展温度范围 降低 EMI |
差分振荡器 SiT9396 1 至 220 MHz SiT9397 220 至 920 MHz |
低抖动:< 150 fs RMS[1] 在 -40 至 +125°C 范围内保持 ±30、±50 ppm 的稳定性 LVPECL、LVDS、HCSL、低功耗 HCSL、FlexSwing™ 2016、2520、3225 包 |
高可靠性 低抖动 支持具有苛刻抖动要求的接口,例如 PCI-Express 和 10 GB 以太网 |
超级 TCXO晶振 SiT5386 1 至 60 MHz SiT5387 60 至 220 MHz |
在 -40 至 +125°C 范围内具有 ±0.1、±0.2、±0.25 ppm 的稳定性 ±1 ppb/°C 频率斜率 低抖动:0.31 ps RMS[1] 可选电压或数字频率控制 |
高精度 出色的频率稳定性和快速温度梯度 不会因微跳转而丢失 GNSS 信号或 V2X 断开连接 |
SiTime 优势
与石英晶体相比,SiTime 器件具有以下优势,这在汽车中尤为重要。
1、可靠性提高 50 倍。除了减少现场故障的数量外,更好的可靠性还转化为更低的 FIT 率。这在 FMEDA 中提供了更好的硬件安全指标,这是功能安全评估所需的定量分析。
2、由于与晶体相比,MEMS 谐振器的尺寸更小 (0.4 x 0.4 mm) 且质量更轻,因此抗冲击、振动和电磁干扰能力提高了 100 倍。当不对晶体造成永久性损坏时,冲击和振动会在晶体振荡器中引起抖动。如前所述,抖动可能对高速链路的误码率有害。SiTime 振荡器具有更好的弹性,无论工作条件如何,都能确保低误差率。
3、频率精度更高,老化效率降低 10 倍,在整个温度范围内具有出色的稳定性 – 在 -40°C 至 +125°C 下低至 ±20 ppm(XO 器件),在 -40 至 +105°C 下低至 ±0.1 ppm(TCXO 器件)。