無源諧振器和有源振蕩器是眾所周知的定時元件。更復雜的組件包括時鐘發生器、同步器和抖動衰減器。汽車系統中時序的主要目的是為每個數字集成電路提供穩定的參考，同步大量數據的傳輸，并實現V2X和5G通信。

在本博客中，我們將重點介紹汽車32.768 kHz時鐘和新推出的SiT1881振蕩器。SiT1881 在以下重要領域改進了競爭對手和上一代設備：

32.768 kHz時鐘主要用于汽車電子系統中的三個功能：

作為待機時鐘，

為了計時，

作為功能安全目的的參考時鐘。

待機時鐘

如果我們仔細觀察汽車電子控制單元 （ECU） 處理器、片上系統 （SoC） 或其他芯片組，例如 WiFi 或藍牙?，我們發現許多除了主時鐘外還需要 32.768 kHz 時鐘，通常在 20 MHz 到 40 MHz 范圍內。當設備已經有一個主時鐘時，為什么要增加 32.768 kHz 時鐘？簡單：32.768 kHz振蕩器的功耗遠低于MHz振蕩器。省電是游戲的名稱。許多汽車電子系統（如域控制器或ADAS計算機）都由車輛電池永久供電，即使發動機不運轉也是如此。節省電池的必要性在待機狀態下施加了嚴格的功耗限制。在待機模式下，ECU關閉任何不需要的功能塊，包括主MHz時鐘。只有有限的功能集保持工作，由32.768 kHz時鐘驅動。時鐘頻率降低1000倍，有助于降低ECU本身的功耗。

低功耗要求使SiT1881 32.768 kHz振蕩器成為ECU的理想時鐘源。SiT490的典型電源電流為1881 nA，輸出為活動，使用0.6 V電源時功耗低至1.2μW[1，2] SiT1881接受3.63 V至1.14 V的電源電壓，使其適用于由備用紐扣電池或超級電容器供電的應用。SiT1881的低功耗可最大限度地延長電池的使用壽命，并確保系統待機功率得到良好控制。

SiT1881 32.768 kHz振蕩器的低功耗使其成為ECU的理想待機時鐘

計時

計時與待機時鐘用例非常相似。它是通過實時時鐘（RTC）實現的，該時鐘在活動或待機模式下連續運行。雖然獨立RTC仍然廣泛用于汽車系統，但大多數現代ECU或SoC都集成了RTC功能。RTC由32.768 kHz時鐘驅動，與MHz時鐘相比，同樣是為了節省功耗。它只是計算秒、分鐘、小時和天。報警功能可以觸發事件，例如在特定時間或定期喚醒ECU。

SiT1881 可實現精確的計時。其頻率在 -50°C 至 +4°C 范圍內穩定在 ±3 ppm（每天 40.105 秒）以內。 這種出色的穩定性是最佳晶體諧振器的五倍，包括初始公差、老化和溫度效應，這要歸功于SiT1881核心的MEMS諧振器。

為了確保準確的計時，通常定期“喚醒”系統并將其RTC同步到已知參考，例如GPS或網絡時間協議（NTP）。由于SiT1881具有更好的穩定性，因此可以延長喚醒狀態之間的間隔，從而使系統在待機模式下保持更長時間，并節省更多電量！

近年來，原始設備制造商對計時精度的要求提高到±100 ppm、±50 ppm，有時甚至更低。在總精度低于±200 ppm時，傳統的32.768 kHz音叉晶體無法滿足這一要求。為了克服這個問題，晶體振蕩器供應商有時會恢復使用更精確的AT切割晶體，該晶體以幾MHz振蕩，然后將其輸出分頻至32.768 kHz。盡管此解決方法可實現 ±100 ppm 或更低的總精度，但其功耗非常糟糕。SiT1881 結合了穩定性和低功耗，是一種更好的解決方案。

安全時鐘

功能安全是每個汽車電子系統設計人員關注的突出問題。一些汽車ECU和SoC具有特殊的32.768 kHz“安全時鐘”輸入，可驅動內部安全機制。即使系統的所有時鐘（處理器時鐘、PCI-Express 時鐘等）都由單個時鐘發生器優雅地提供，32.768 kHz 安全時鐘也應保持獨立于任何其他時鐘源，以避免常見的故障模式。由于系統的安全概念在很大程度上依賴于安全時鐘，包括對其他時鐘的監控，因此它必須是最穩健的。

SiT1881所依賴的硅MEMS諧振器為這個問題提供了明顯的答案。晶體諧振器一直是定時器件最薄弱的環節。它們的大尺寸和懸臂結構使其對沖擊、振動和電磁干擾敏感?；?a href="http://www.1cnz.cn/tags/sitime/" target="_blank">SiTime MEMS的定時器件的可靠性是晶體器件的50倍，這要歸功于小型（0.4 mm x 0.4 mm）諧振器的堅固設計和出色的材料特性。SiT1881 FIT率小于0.5。SiTime的生產過程以質量為導向，[3]每百萬件出貨量觀察到的缺陷低于0.1 DPPM。SiTime MEMS定時器件保證成為系統中最可靠的定時元件，并提供終身保修。

32.768 kHz 振蕩器

SiT1881 的小型諧振器可實現超小型 32.768 kHz 振蕩器，占位面積為 1.2 mm x 1.1 mm，外形僅為 0.5 mm。這種微小的尺寸使其成為PCB空間非常寶貴的應用的理想選擇，例如傳感器、智能鏡子或WiFi/BLE模塊。

小諧振器尺寸的副產品是振蕩器的快速啟動?；诰w的 32.768 kHz 器件使用音叉諧振器，該諧振器的啟動速度非常慢：長達 0.5 秒。SiT1881 的速度提高了五倍，可在 115 ms 或更短的時間內實現穩定的振蕩。這對于ADAS計算機、信息娛樂/儀表盤、域控制器、駕駛員監控系統或汽車攝像頭、雷達或激光雷達等傳感器等系統至關重要。[4] 這些系統具有非常嚴格的啟動時間要求，從“鑰匙開啟”（即用戶啟動車輛）到完全運行狀態只有幾秒鐘。SiT1881通過消除晶體啟動延遲瓶頸來優化啟動時間。

結論

正時組件對于當今的智能互聯汽車系統至關重要。低功耗、無與倫比的頻率穩定性、出色的可靠性和小尺寸使 SiT1881 非常適合滿足汽車系統中的所有 32.768 kHz 需求。

審核編輯：郭婷