概述

        随着电动汽车的应用与普及, 传统的汽车设计发生了非常大的变化。电子电路的功能与系统已经成为电动汽车的核心技术.那同样有着电子电路“心脏”之称的时钟则是核心中的核心。

        一款电动汽车,最多则会用到70多颗时钟器件，这些汽车级晶振是否具有AEC-Q100认证，是否具有超强的抗震性、高低温稳定性、EMI抗干扰性等，与汽车的安全性能有最直接的关系。所以，作为电动汽车的设计者，就一定要在汽车级晶振选择与设计方面做诸多考量。SiTime的汽车级晶振SiT8924/SiT9386无疑是汽车电子设计中的卓越解决方案，为设计者提供了稳定可靠的性能。

        通过大量的客户拜访与实际验证,总结了如下汽车级晶振在汽车电子设计里的选型设计指南。

一、尽量减少无源晶振的使用，而改用有源晶振

        因为无源晶振需要与外围谐振电路匹配(电容匹配、阻抗匹配)，所以在汽车实际运行中,会随时间的推移,存在匹配失效问题,从而影响频率稳定性。

图1、无源晶体匹配电路

二、尽量减少使用抗震性差的石英晶振

        由于石英晶振采用易碎的SiO₂为原材料，通过切割、打磨成一定形状、厚度的石英晶片，再经过基座粘贴、金属密封等制程. 以40M频率,AT切割的石英晶振为例，厚度仅为41.75微米(人的一根头发丝的直径为70微米)。可想而知其抗震性。

图2、石英晶片因震动碎裂

三、尽量减少使用宽温的石英晶振

        石英晶振的频率稳定性在常温(25℃)下与高低温范围内(比如+60℃以上)表现是有非常大的差别的，宽温石英晶振需采用特殊工艺制程。具有较大的一致性隐患。而且长期工作在高温下，会加速石英晶振的老化，及气密性问题，容易相起内部石英晶片镀银层的氧化，从而影响石英晶振频率稳定性。

图3、内部石英晶片污染、氧化

四、尽量减少抗电源噪声干扰差的石英晶振

        石英晶振需要对供电电压VDD进行加LC或LDO处理，以去除电源的纹波噪声，从而保证晶振信号的抖动指标。但LC电路需对电感 电容进行匹配调整, 而LDO则增加设计成本。

图4、有源晶振抗纹波干扰电路

五、建议使用车规级AEC-Q100认证而非AEC-Q200认证的硅晶振

        AEC-Q100认证是针对IC集成电路,包括环境温度、工作寿命、封装测试、晶圆制造、电气特性等在内的40多项检测。而AEC-Q200认证则是针对无源器件(如无源晶振)，仅10多项检测。而石英有源晶振内部含有起振IC，属于有源晶振。 所以应该具有AEC-Q100认证，而非AEC-Q200认证。

图5、SiTime AEC-Q100认证产品

六、建议使用内含LDO且PSRR良好的硅晶振

        使用内含LDO的且PSRR良好的MEMS硅晶振，可有效减小PCB面积，降低电源设计难度及成本，保障高速传输信号所需要的抖动指标。

图6、SiTime所有产品均内含LDO

七、总结

        我们整理了汽车级晶振的指南表, 供大家参考。