Kfz-ECU

close-up view of Automotive ECU with visible components

Ein elektronisches Steuerungssystem (ECU) ist ein eingebettetes System, das ein oder mehrere Fahrzeugsysteme steuert – vom Antriebsstrang bis zum Infotainment und in modernen Fahrzeugen alle Systeme im Zusammenhang mit Fahrerassistenz und automatisiertem Fahren, von Sensoren bis zu Aktoren. ASIL D ist für die meisten Domänencontroller obligatorisch, und Taktgeber spielen eine wichtige Rolle bei der Erfüllung der Anforderungen an die funktionale Sicherheit.

SiTime MEMS-Timing-Lösungen bieten die erforderliche Leistung für Fahrzeug-Steuergeräte, da E/E-Architekturen zunehmend auf Hochgeschwindigkeitsschnittstellen angewiesen sind. SiTime Taktgeber bieten hohe Genauigkeit, bessere Temperaturstabilität, Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen sowie geringen Jitter.

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Vorteile der SiTime MEMS- Timing Technologie

Vollständiger MEMS- Taktgeber

Spread-Spectrum-Oszillatoren

Differenzielle Oszillatoren mit geringem Jitter

32,768-kHz-XOs und TCXOs

Präzisions-TCXOs

Am robustesten unter realen Bedingungen

150 fs rms Jitter, ausgezeichnetes PSNR

Stoß- und vibrationsfest

Stabil über einen weiten Temperaturbereich

2,2 Milliarden Stunden MTBF

Integrierte MEMS, einfach zu verwenden

Keine Probleme mit der Quarzzuverlässigkeit

Zuverlässiger Start bei kalten Temperaturen

Keine Abdeckung oder Abschirmung erforderlich

Kurze Vorlaufzeit für jede Frequenz

Blockdiagramm der Kfz-Steuereinheit

Der Übergang von verteilter Architektur in Fahrzeugen zu Domänenarchitektur hat erhebliche Auswirkungen auf das Timing. Bei der Domänenarchitektur erhöht die Verwendung schnellerer Schnittstellen den Bedarf an jitterarmen Taktgeber. Mit zunehmender Komplexität der Steuergeräte werden mehr Taktgeber benötigt. Funktionale Sicherheit ist ein integraler Bestandteil moderner Automobilsysteme. ASIL D ist für die meisten Domänencontroller obligatorisch, und Taktgeber spielen eine wichtige Rolle bei der Erfüllung der Anforderungen an die funktionale Sicherheit.

MEMS- Timing -Lösungen für Kfz-Steuergeräte

Geräte	Hauptmerkmale	Schlüsselwerte
Single-Ended-Oszillator SiT8924 1 bis 110 MHz	Bis -55°C bis +125°C ±20 ppm Stabilität 2016, 2520, 3225 Pakete	Hohe Zuverlässigkeit Erweiterter Temperaturbereich Geringer Platzbedarf
Single-Ended-Oszillator SiT9025 1 bis 110 MHz	Bis -55°C bis +125°C Spread Spectrum Konfigurierbare Anstiegs-/Abfallzeiten 2016, 2520, 3225 Pakete	Hohe Zuverlässigkeit Erweiterter Temperaturbereich Reduzierung der elektromagnetischen Störungen
Differenzialoszillatoren SiT9396 1 bis 220 MHz SiT9397 220 bis 920 MHz	Geringer Jitter: 150 fs RMS ^[1] ±30, ±50 ppm Stabilität über -40 bis +125 °C LVPECL, LVDS, HCSL, HCSL mit geringem Stromverbrauch, FlexSwing™ 2016, 2520, 3225 Pakete	Hohe Zuverlässigkeit Geringer Jitter Ermöglicht Schnittstellen mit anspruchsvollen Jitter-Anforderungen, wie PCI-Express und 10 GB Ethernet
Super-TCXOs SiT5386 1 bis 60 MHz SiT5387 60 bis 220 MHz	±0,1, ±0,2, ±0,25 ppm Stabilität über -40 bis +125 °C ±1 ppb/°C Frequenzsteigung Geringer Jitter: 0,31 ps RMS ^[1] Optionale Spannungs- oder digitale Frequenzregelung	Hohe Genauigkeit Hervorragende Frequenzstabilität mit schnellen Temperaturgradienten Kein GNSS-Signalverlust oder V2X-Unterbrechung aufgrund von Mikrosprüngen

¹ Integrationsbereich von 12 kHz bis 20 MHz

Vorteile von SiTime

SiTime Bausteine bieten gegenüber Quarzkristallen die folgenden Vorteile, die insbesondere im Automobilbereich wichtig sind.

50-mal höhere Zuverlässigkeit. Neben der Reduzierung von Feldausfällen führt die höhere Zuverlässigkeit auch zu einer niedrigeren FIT-Rate. Dies liefert bessere Hardware-Sicherheitsmetriken in einer FMEDA, der quantitativen Analyse, die im Rahmen einer funktionalen Sicherheitsbewertung erforderlich ist.
100-mal höhere Widerstandsfähigkeit gegen Stöße, Vibrationen und elektromagnetische Störungen dank der geringeren Größe (0,4 x 0,4 mm) und Masse von MEMS-Resonatoren im Vergleich zu Quarzoszillatoren. Stöße und Vibrationen können, sofern sie den Quarz nicht dauerhaft beschädigen, Jitter in einem Quarzoszillator verursachen. Wie bereits erwähnt, kann Jitter die Bitfehlerrate einer Hochgeschwindigkeitsverbindung beeinträchtigen. Die höhere Widerstandsfähigkeit von SiTime-Oszillatoren gewährleistet eine niedrige Fehlerrate unabhängig von den Betriebsbedingungen.
Bessere Frequenzgenauigkeit, 10x geringere Alterung und ausgezeichnete Temperaturstabilität – bis zu ±20 ppm (XO- Bausteine) über -40 bis +125 °C und ±0,1 ppm (TCXO Bausteine) über -40 bis +105 °C.