česky english Vítejte, dnes je sobota 20. červenec 2024

Bude váš design jezdit autem? Místo krystalů použijte MEMS

DPS 4/2018 | Články
Autor: Ing. Jan Robenek

Svět umí být pěkně krutý a vyprávět by o tom mohly nejen živé bytosti. Pokud se zvýšená odolnost očekává také od vašeho návrhu, vybavte jej tím nejlepším. Prodloužíte mu tím životnost a sobě zlepšíte kvalitu spánku.

Obr. 1 S prvky MEMS DSA2311 na desce nahradíme dva krystaly nebo též oscilátory. Pouzdro měří jen 2,5 × 2,0 mm a hodí se tak např. do kamerových modulů [1]

Čtyři kola, čtyři písmena

V moderních vozech se elektronikou opravdu nešetří. Jsou stále složitější a také proto se neobejdou bez precizních a zároveň spolehlivých zdrojů taktu. Ve společnosti Microchip Technology se tomuto trendu vydali naproti a koncem března představili novou rodinu DSA mikroelektromechanických systémů MEMS určených právě do nevlídného automobilového průmyslu.

Takové oscilátory by pak měly ve srovnání s klasickými křemennými krystaly nabídnout 20násobně vyšší spolehlivost (parametr MTBF), 500× lepší odolnost vůči nárazům a třeba i pětkrát lepší odolnost pro případ vibrací [1]. Skupinou těchto součástek rovněž reprezentujeme vůbec první oscilátor MEMS s větším počtem výstupů, kdy jediným prvkem nahradíme několik samostatných krystalů či oscilátorů. Kompletní nabídku nových oscilátorů MEMS a také generátorů hodinového signálu s nálepkou „automotive- grade“ přehledně zobrazují přímo stránky výrobce [2].

Hodiny, kam se podíváš

Časování s nekompromisní kmitočtovou stabilitou navzdory širokému rozsahu provozních teplot, které nadto něco vydrží, se nám bude hodit např. v pokročilých systémech ADAS pro podporu řízení (Advanced Driver Assistance System), LiDARech (Light Detection and Ranging), palubním ethernetu, aplikacích infotainmentu, řídicích jednotkách motoru a doslova rájem se pak stanou tolik diskutovaná autonomní vozidla. Již brzy by se tak pod jednou karosérií mohla ukrývat i více než stovka součástek tohoto druhu [2] a to již stojí za chvíli zamyšlení.

Obr. 2 On-line budou nejen auta, ale třeba i konfigurátor ClockWorks® [3]

Nové miniatury s označením DSA1001, DSA11x1, DSA11x5 a DSA2311 tak mohou spolehlivě pracovat v kmitočtovém výstupním rozsahu od 2,3 MHz až do 170 MHz (LVCMOS), pro případ obvodů DSA1001 od 1 MHz až do 150 MHz, s napájecím napětím zpravidla v rozmezí od 2,25 V až do 3,6 V a frekvenční stabilitou ±20, ±25 nebo též ±50 ppm. Teplotní rozsah v duchu AEC-Q100 pokrývá oblast od –40 °C do +125 °C.

Oscilátory MEMS zde máme kompletně vystavěné na polovodičových procesech a systému tak dokážeme zajistit stejnou spolehlivost a také stabilitu, jako je tomu v případě integrovaných obvodů. Výbrusy nás oproti tomu dokážou potrápit citlivostí vůči vibracím, delšími dodacími lhůtami a především pak pevně danými kmitočty, které se na poslední chvíli posouvají jen s obtížemi. K objednání bezplatných vzorků a také snadnému výběru správného oscilátoru v závislosti na jeho kmitočtu, rozměrech pouzdra nebo teplotním rozsahu dobře poslouží on-line konfigurátor ClockWorks® na obr. 2 [3]. S cenami se přitom za předpokladu 10 000 kusů pohybujeme již od 1,07 dolaru za jednu náhradu krystalu.