实测好用:车规高频时钟的新选择——SiT2025B MEMS振荡器

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实测好用:车规高频时钟的新选择——SiT2025B MEMS振荡器

最近在做ADAS域控制器的车载以太网时钟方案,找125MHz左右的AEC-Q100振荡器踩了不少坑:石英款要么频稳不够过不了高低温测试,要么抗振差,路试的时候颠簸路段频飘直接超标,换了几家都不行,直到挖到SiTime这款SiT2025B,实测替换下来效果超出预期,整理下参数和设计注意点给大家做选型参考。

文件下载:SIT2025BA-S3-33E-128.000000.pdf


核心优势:完美解决石英XO的车载场景痛点

先讲最吸引我的几个点,完全戳中之前用石英的痛点:

  1. 车规等级拉满:AEC-Q100认证,温度范围最低支持-55℃~125℃,动力总成、舱外碰撞检测这种极端工况也能扛
  2. 抗振性能碾压石英:G灵敏度只有0.1PPB/G,我之前用过的普通石英XO一般都是0.5~1PPB/G起步,颠簸场景下的频飘直接少了5倍以上,路试的时候再也没出现过时钟失锁的问题
  3. 不用改板直接替换:100% pin-to-pin兼容传统SOT23-5封装的石英XO,之前的板子直接焊上去就能用,省了至少2周的改板验证时间
  4. 频稳足够高:最低±20ppm的总频稳,已经包含了初始公差、1年老化、温漂、压飘、负载波动的影响,做车载以太网、SerDes、Infotainment系统的时钟源完全够用

硬件设计关键参数整理

都是我选型的时候重点抠的参数,给大家省得翻datasheet了: 类别 参数细节
频率范围 115.2MHz~137MHz,精度到小数点后6位,常用的125MHz、133MHz都支持
供电 1.8V±10%,或者2.25V~3.63V宽压,3.3V、2.5V、2.8V系统都能直接用,不用额外加LDO
功耗 125MHz@3.3V空载只有6mA,待机电流最低0.6uA,低功耗场景也适配
输出 LVCMOS电平,边沿速率可调,rms相位抖动最低0.7ps(900kHz~7.5MHz积分带宽)
封装 SOT23-5,尺寸2.9*2.8mm,和主流石英XO尺寸一致

最实用的功能:可编程驱动强度,解决EMI和jitter两难问题

这个功能我真的要吹爆,之前做时钟设计经常碰到二选一的难题:边沿快了EMI超标,边沿慢了后端接收端jitter太高,这款直接把驱动强度做成可配置的,完全解决这个问题:

  • 要降EMI:选低驱动强度,把边沿调慢,实测11次谐波最多能降35dB,我这次整改EMI本来要加磁珠,调完驱动强度直接过了,省了好多功夫
  • 要降jitter:选高驱动强度,把边沿调快,后端PHY的接收jitter直接降了2ps
  • 支持最大30pF的负载,后端挂2~3个时钟负载也不用额外加buffer

驱动强度选型参考(拿常用的3.3V供电举例子):

负载 所需边沿速率 驱动强度代码
5pF 0.46ns 默认档T
15pF 0.72ns F档
30pF 1.46ns U档

代码直接加在型号后缀就行,不用额外加钱。


设计踩坑提醒,都是我踩过的坑

  1. 去耦电容别省:VDD和GND之间必须加0.1uF的陶瓷去耦电容,我一开始贪省事没加,输出jitter直接飘了1.5ps,加上就好了
  2. 引脚3模式选对:引脚3可以出厂配置成OE(输出使能)或者NC(无功能),不用使能功能就选NC模式,省了外部上拉电阻;要是选OE模式,必须加10kΩ以下的上拉,别悬空,容易误触发关断输出
  3. 温度等级对应频率范围要注意:不同温级支持的频率不一样,比如-55℃~125℃的宽温款,支持的频率是119.342MHz~137MHz,别选到范围外的频率,找代理确认清楚再下单
  4. 结温要留余量:比如你选的是125℃环温等级的型号,最大结温是135℃,散热不好的话要做降额处理

最后说下和传统石英的对比

用了快2个月,最大的感受就是MEMS在车规场景真的是降维打击:抗冲击能力50000g,谐振质量比石英小3000倍,动力总成这种高振动场景不会像石英一样容易失效;长期老化也比石英好一倍,10年的频偏比石英小一半,可靠性高太多。 唯一的小缺点可能是比普通石英贵个几块钱,但算上EMI整改、后期返修的成本,其实性价比高多了,毕竟车载场景可靠性才是第一位的。

有没有兄弟也用过这款振荡器?你们做车载时钟设计的时候碰到过什么奇葩坑?评论区聊聊~

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