时间和权力一样，是每一个现代人的永恒话题汽车电子系统。现代汽车使用多达70个计时设备，随着新的自动驾驶功能的引入，这个数字预计还会增加。无源谐振器和有源振荡器是众所周知的定时元件。更复杂的组件包括时钟发生器, 同步器，以及抖动衰减器。汽车系统中计时的主要目的是为每个数字集成电路提供稳定的参考，同步传输大量数据，并实现V2X和5G通信。

在这篇博客中，我们关注汽车32.768kHz时钟，以及新推出的SiT1881振荡器。SiT1881在几个重要方面优于其竞争对手和上一代设备：

32.768kHz时钟主要用于汽车电子系统中的三个功能:

1. 作为备用时钟，
2. 为了计时，
3. 作为功能安全目的的参考时钟。

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备用时钟

如果我们仔细观察汽车电子控制单元(ECU)处理器、片上系统(SoC)或WiFi或蓝牙等其他芯片组，我们会发现，除了通常在20MHz至40MHz范围内的主时钟之外，许多芯片还需要32.768kHz的时钟。当器件已经有一个主时钟时，为什么还要增加一个32.768 kHz时钟？简单:32.768kHz石英晶体振荡器的功耗比MHz振荡器低得多。省电是游戏的名字。许多汽车电子系统(如域控制器或ADAS计算机)始终由车辆电池供电，即使发动机不运转也是如此。节约电池的必要性迫使极端的功耗限制在待机状态下。在待机模式下，ECU关闭任何不需要的功能块，包括主MHz时钟。在32.768kHz时钟的驱动下，只有有限的功能集保持运行。低1000倍的时钟频率有助于降低ECU本身的功耗。

低功耗要求使SiT1881 32.768kHz振荡器成为ECU的理想时钟源。输出有效时的典型电源电流为490 nA，在1.2V电源下，SiT1881的功耗低至0.6 W。[1,2]SiT1881接受3.63V至1.14V范围内的电源电压，适合采用备用纽扣电池或超级电容器供电的应用。SiT1881的低功耗可最大限度地延长电池寿命，并确保系统待机功率得到良好控制。

测时

计时非常类似于待机时钟用例。这是通过实时时钟(RTC)实现的，无论是在活动模式还是待机模式下，该时钟都会持续工作。尽管独立RTC仍广泛用于汽车系统，但大多数现代ECU或SOC都集成了RTC功能。RTC由32.768 kHz时钟驱动，与MHz时钟相比也是为了省电。它只是计算秒、分、小时和天。报警功能可以触发事件，例如在特定时间或定期唤醒ECU。

SiT1881石英晶振允许精确计时。在-40°C至+105°C温度范围内，其频率稳定在50ppm(每天4.3秒)以内，这种出色的稳定性是最好的晶体谐振器的五倍，包括初始容差、老化和温度效应，这要归功于SiT1881的核心MEMS谐振器。

为确保精确计时，通常会定期“唤醒”系统，并使其RTC与已知基准(如GPS或a)同步网络时间协议(NTP)。由于SiT1881具有更好的稳定性，唤醒状态之间的间隔可以延长，从而允许系统停留在待机模式更长时间，甚至节省更多的电力！

近年来，原始设备制造商对时间保持精度的要求提高到100ppm、50ppm以内，有时甚至更低。总精度低于200 ppm时，传统的32.768kHz音叉晶体无法满足这一要求。为了克服这一点，晶体石英振荡器供应商有时会使用更精确的AT切割晶体，以几MHz的频率振荡，然后将其输出分频至32.768 kHz。虽然这种解决方法能够实现100 ppm或更低的总精度，但其功耗非常高。SiT1881集稳定性和低功耗于一身，是一个更好的解决方案。

安全时钟

功能安全是每个汽车电子系统设计者都非常关心的问题。一些汽车ECU和SOC具有特殊的32.768kHz“安全时钟”输入，用于驱动内部安全机制。即使系统的所有时钟(处理器时钟、PCI-Express时钟等。)由单个时钟发生器优雅地提供，32.768kHz安全时钟应该保持独立于任何其他时钟源，以避免常见的故障模式。由于系统的安全概念在很大程度上依赖于安全时钟，包括对其他时钟的监控，因此它必须是最健壮的。

SiT1881所依赖的硅MEMS谐振器为这个问题提供了一个很好的答案。晶体谐振器一直是计时装置中最薄弱的环节。它们的大尺寸和悬臂结构使它们对冲击、振动和电磁干扰非常敏感。由于小型(0.4mmx0.4mm)谐振器的鲁棒设计和出色的材料特性，基于SiTime MEMS的计时设备比基于晶体的设备可靠50倍。SiT1881拟合率小于0.5。SiTime的生产过程以质量为导向，[3] 观察到的每百万个装运单元的缺陷小于0.1 DPPM。SiTime MEMS计时装置保证是您系统中最可靠的计时元件，并享有终身保修。

最小最快的32.768 kHz振荡器

SiT1881的小型谐振器支持超小型32.768 kHz振荡器，尺寸为1.2mmx1.1mm有源晶振，厚度仅为0.5mm。这种微小尺寸非常适合PCB空间非常宝贵的应用，如传感器、智能镜子或WiFi/BLE模块。

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SiT1881 32.768kHz振荡器的尺寸为1.2mmx1.mm，厚度仅为0.5mm

SiT1881贴片晶振是一款符合汽车应用要求的超低功耗32kHz振荡器(XO )，工作温度最高可达105℃，工作频率为50 ppm，是一款可编程振荡器，默认频率为32.768kHz，支持1 Hz至262.144kHz的17种其它频率。SiT1881 XO是SiTime功耗最低的XO，空载电流仅为490 nA。此外，它不需要任何负载电容，采用1.2X1.1mm小型QFN封装。与2.0x1.2mm SMD晶体相比，这使得尺寸缩小了75%。SiT1881可以驱动最高100pf的负载，通过消除设计中的多个32.768kHz晶体，进一步节省了系统成本。该器件还引入了创新的低摆幅技术，以进一步降低整体系统功耗。
应用于：ADAS ECU，信息娱乐，智能镜子，工业应用

小谐振器尺寸的副产品是振荡器的快速启动。基于晶体的32.768kHz设备使用音叉谐振器，其启动明显较慢：最多0.5秒。SiT1881快5倍，可在115 ms或更短时间内实现稳定振荡。这对于以下系统至关重要ADAS计算机公司, 信息娱乐/集群域控制器、驱动程序监控系统或传感器，例如汽车摄像头、雷达或激光雷达。[4] 这些系统具有非常严格的启动时间要求，从“钥匙打开”(即用户启动车辆)到完全运行状态只有几秒钟。SiT1881通过消除晶振启动延迟瓶颈，极大地优化了启动时间。

结论

时序元件对于当今的智能互联汽车系统至关重要。低功耗、无与伦比的频率稳定性、出色的可靠性和小尺寸使SiT1881成为满足汽车系统所有32.768 kHz需求的理想之选。

32 kHz振荡器系列：