MEMS-Oszillatoren versus Quarze
Taktgeber im Automobil
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
MEMS-Oszillatoren mit mehreren Ausgängen
Der DSA2311 ist der branchenweit erste MEMS-Oszillator mit zwei Ausgängen, AEC-Q100-Qualifizierung und Temperaturklasse 1. Der Baustein (Bild 5) in einem 2,5 × 2,0 mm2 großen Gehäuse kann zwei Quarze oder Oszillatoren auf einer Platine ersetzen (Bild 6). Die beiden parallel zueinander arbeitenden CMOS-Ausgänge des Bausteins erzeugen zwei Frequenzen im Bereich von 2,3 MHz bis 170 MHz.
Jobangebote+ passend zum Thema
Automobil-spezifische MEMS-Oszillatoren
Die Oszillatorschaltung benötigt weniger Platz auf der Leiterplatte, verringert Einkaufs-, Lagerhaltungs- und Bestückungskosten, und ermöglicht eine höhere Integrationsdichte. Ein Zweifach-MEMS-Oszillator ersetzt in einem einzigen Bauteil zwei Quarze und ermöglicht damit eine Senkung der Bauteilkosten.
Infotainment-Systeme bestehen prinzipiell aus einer Hauptplatine mit vielen Prozessoren; jeder von ihnen benötigt eine Referenzfrequenz. Hier kann ein MEMS-Oszillator mit zwei Ausgängen mehrere Taktgeneratoren ersetzen (Bild 7). Weil Platz auf der Leiterplatte teuer und knapp ist, eröffnen sich damit neue Möglichkeiten.
(Entwicklungs-)Zeit ist Geld
Das Online-Werkzeug ClockWorks Configurator von Microchip hilft Entwicklern bei der Auswahl des geeigneten MEMS-Oszillators für ihre Anwendungen. Dabei können sie die Bausteine anhand des Temperaturbereichs auswählen, kundenspezifisch anpassen und auch kostenlose Muster bestellen. Der ClockWorks Configurator ermöglicht zudem auch eine kundenspezifische Anpassung der beiden Ausgangsfrequenzen des DSA2311-Taktgenerators. Über diesen Konfigurator können Kunden auch Muster bestellen, die innerhalb von zwei bis fünf Tagen geliefert werden.
Mit dem TimeFlash 2 Field Programming Kit kann der Entwickler auch unbeschriebene, im Betrieb programmierbare Oszillatoren auf eine kundenspezifische Frequenz programmieren und auf diesem Weg innerhalb von wenigen Sekunden einen MEMS-Oszillator in seiner Schaltung verifizieren. Verbindet er das Programmiermodul direkt mit dem USB-Anschluss seines PCs, so kann er die Flash-Programmierung direkt an seinem eigenen Rechner erledigen. Mit dem TimeFlash 2 Field Programming Kit lassen sich auch Frequenzgenauigkeit, Leistungsaufnahme, Stromaufnahme und die Stabilität messen.
Langzeitverfügbare MEMS-Oszillatoren
Microchip ist bekannt für langlebige Produkte und eine kundenorientierte Obsoleszenz-Strategie. Das Unternehmen wird seine Produkte also bei anhaltender Nachfrage so lange wie möglich verfügbar halten. Automobilhersteller und ihre Lieferanten können sich so auf eine kontinuierliche und wesentlich länger andauernde Belieferung mit MEMS-Oszillatoren als bei anderen Halbleiterherstellern verlassen.
Wird eine altbewährte Technik durch eine modernere ersetzt, erschließen sich oft bahnbrechende neue Fähigkeiten. Zuverlässigkeit ist für Automobilhersteller in den letzten 20 Jahren wichtiger denn je geworden. Von allen Bausteinen auf einer Leiterplatte bieten ICs die höchste Zuverlässigkeit. Andere Komponenten wie Quarzoszillatoren können da nicht mithalten.
Die Zuverlässigkeit von MEMS-Oszillatoren ist im Gegensatz dazu genauso hoch wie die von ICs; dies bietet entscheidende Vorteile. Autonomes Fahren erfordert ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit, und Schaltungen mit MEMS-Oszillatoren sind daher eine attraktive Alternative für Automobilzulieferer. Ihre höhere Frequenzstabilität, ihr geringerer Platzbedarf und ihre Temperatur-, Schock- und Vibrationsfestigkeit sind überzeugende Argumente für eine Umstellung von Quarz- auf MEMS-Oszillatoren.
Der Autor
Song Li, M. Sc.,
verfügt über fast 20 Jahre Erfahrung im Halbleitergeschäft, wobei er sich 15 Jahre lang mit Takt- und Timing-Produkten befasst hat. Aktuell ist er verantwortlich für Produktstrategie und Marketing von MEMS-Oszillator- und Taktgenerator-Produktlinien im Unternehmensbereich Timing and Communication bei Microchip. Davor war er in unterschiedlichen Positionen auch für den asistischen Markt zuständig.
Li hat einen Master in Elektronik und Informatik von der University of Alabama in Tuscaloosa, USA, sowie einen Bachelor in Elektronik von der Tsinghua-Universität in Peking, China.
song.li@microchip.com
- Taktgeber im Automobil
- MEMS-Oszillatortechnik im Detail
- MEMS-Oszillatoren mit mehreren Ausgängen
Lesen Sie mehr zum Thema
