Automobil-LiDAR

LiDAR ist zusammen mit Radar und Kamerasicht eines der wichtigsten Sensorelemente von ADAS-Systemen . Präzises Timing und geringer Jitter sind bei LiDAR-Systemen von entscheidender Bedeutung. SiTime MEMS-Oszillatoren bieten Frequenzstabilität über Temperatur mit AEC-Q100 Klasse 1 (-40 °C bis +125 °C) Zuverlässigkeit. Unsere Differentialoszillatoren bieten einen äußerst geringen Jitter und ermöglichen so eine zuverlässige und schnelle Datenübertragung. Im Vergleich zu Quarzoszillatoren bieten SiTime-Timing-Lösungen eine höhere Zuverlässigkeit, eine bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen, Vibrationen und elektromagnetischen Störungen sowie einen schnelleren Start.

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Vorteile des SiTime MEMS-Timings

Vollständiger MEMS-Uhrenbaum

Spread-Spectrum-Oszillatoren

Differenzialoszillatoren mit geringem Jitter

32,768-kHz-XOs und TCXOs

Präzisions-TCXOs

Am robustesten unter realen Bedingungen

150 fs RMS-Jitter, ausgezeichnetes PSNR

Beständig gegen Stöße und Vibrationen

Stabil über einen weiten Temperaturbereich

>2 Milliarden Stunden MTBF

Integriertes MEMS, einfach zu bedienen

Keine Probleme mit der Quarzzuverlässigkeit

Zuverlässiger Start bei kalten Temperaturen

Keine Abdeckung oder Abschirmung erforderlich

Kurze Vorlaufzeit für jede Frequenz

LiDAR-Blockdiagramm

LiDAR (Light Detection and Ranging) bestimmt die Reichweite, indem es mit einem Laser ein Objekt anvisiert und die Zeit misst, die das reflektierte Licht benötigt, um zum Empfänger zurückzukehren. LiDAR-Systeme scannen das Sichtfeld vertikal und horizontal, einige können einen 360°-Scan durchführen und so eine 3D-Darstellung der Umgebung eines Fahrzeugs erstellen.

Das Herzstück eines LiDAR-Systems sind eine Festkörperlaserquelle, ein Detektor und das analoge Frontend (AFE). Ein ADC tastet das vom AFE empfangene Signal ab. Nach der Verarbeitung werden die vom LiDAR-System gesammelten Daten über einen PHY an einen Domänencontroller oder ADAS-Computer gesendet. Es gibt viele verschiedene Schnittstellen, zum Beispiel Ethernet, FPD-Link (TI) oder GMSL (Analog Devices). Es entstehen offene Standards wie Automotive Serdes Alliance (ASA) oder MIPI A-PHY . Abhängig von der Schnittstelle wird entweder ein Single-Ended- oder ein Differential-Takt benötigt.

MEMS-Timing-Lösungen für LiDAR

Geräte	Hauptmerkmale	Schlüsselwerte
Single-Ended-Oszillator SiT8924 1 bis 110 MHz	Bis zu -55°C bis +125°C ±20 ppm Stabilität 2016, 2520, 3225 Pakete	Hohe Zuverlässigkeit Erweiterter Temperaturbereich Kleiner Fußabdruck
Single-Ended-Oszillator SiT9025 1 bis 110 MHz	Bis zu -55°C bis +125°C Breites Spektrum Konfigurierbare Anstiegs-/Abfallzeiten 2016, 2520, 3225 Pakete	Hohe Zuverlässigkeit Erweiterter Temperaturbereich EMI-Reduzierung
Differentialoszillatoren 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, Low-Power-HCSL, 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 Frequenzsteilheit Geringer Jitter: 0,31 ps RMS ^[1] Optionale Spannungs- oder digitale Frequenzsteuerung	Hohe Genauigkeit Hervorragende Frequenzstabilität bei schnellen Temperaturgradienten Kein GNSS-Signalverlust oder V2X-Unterbrechung aufgrund von Mikrosprüngen

¹ 12 kHz bis 20 MHz Integrationsbereich

Automobil-LiDAR

Es gibt mehrere Messmethoden: Flugzeit (ToF), frequenzmodulierte Dauerwelle oder Zeit-Digital-Umwandlung (TDC). Präzises Timing spielt eine große Rolle, um die Genauigkeit des Systems sicherzustellen. Der geringe Jitter des SiT9396 und SiT9397 macht diese Geräte ideal zum Takten des analogen Teils von LiDAR-Anwendungen.

Bei Verwendung eines ADC führt Jitter zu Quantisierungsfehlern. Wenn bei einem Takt übermäßiger Jitter auftritt, d. h. wenn eine Taktflanke zu früh oder zu spät kommt, tastet ein ADC das eingehende Signal im falschen Moment ab. Falsche Werte im Datenstrom können die Funktionalität eines Systems erheblich beeinträchtigen.

Die hervorragende dynamische Leistung der Silizium-MEMS-Oszillatoren von SiTime erleichtert die SOTIF-Konformität (Sicherheit der beabsichtigten Funktionalität) des Systems. Die MEMS-Oszillatoren stellen sicher, dass die Uhren über die gesamte Lebensdauer innerhalb der Spezifikationen bleiben, unabhängig von Umgebungsveränderungen.

Temperaturbereich -40°C bis +125°C
Gut kontrollierte Frequenzstabilität: < ±30 ppm über den gesamten Temperaturbereich, einschließlich 10-jähriger Alterung ( SiT939x ), bis zu ±0,1 ppm für TCXO ( SiT538x )
Ausgezeichneter Frequenzgang bei schnellen Temperaturänderungen dF/dT, bis zu < ±3,5 ppb/°C ( SiT538x )

SiTime-Vorteile

Alle SiTime-Geräte bieten gegenüber Quarzkristallen folgende Vorteile, die insbesondere für Automobilanwendungen wichtig sind:

50x höhere Zuverlässigkeit. Die höhere Zuverlässigkeit führt nicht nur zu einer geringeren Anzahl von Feldausfällen, sondern führt auch zu einer niedrigeren FIT-Rate. Dies liefert bessere Hardware-Sicherheitsmetriken in einer FMEDA, der quantitativen Analyse, die im Rahmen einer Bewertung der funktionalen Sicherheit erforderlich ist.
100-mal bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen, Vibrationen und elektromagnetischen Störungen aufgrund der geringeren Größe (0,4 x 0,4 mm) und geringeren Masse von MEMS-Resonatoren im Vergleich zu Kristallen.
MEMS-Oszillatoren haben normalerweise eine schnellere Startzeit als Quarzoszillatoren.