半导体元件有望在产品的整个寿命期内可靠运行.选择可靠性等级最高的设备限制了故障组件在现场导致产品故障的可能性.SITIME晶振提供满足这一目标的振荡器,零微机电系统场故障超过2.5亿个单位.零场故障令人印象深刻,但工程师希望确保零件已经过充分的可靠性测试.衡量半导体元件可靠性的关键指标是平均故障间隔时间,即平均故障间隔时间.MTBF越高,器件的预期寿命越长,因此器件越可靠.本应用笔记描述了SiTime微机电系统振荡器的测试过程和预测平均温度系数的计算.
如果本杰明富兰克林不得不使用石英晶体和RTC来维持一天中的时间,他可能会重新考虑他的陈述.晶体在温度上的不准确性通常会使时间看起来延迟(或者偶尔会更快地移动).带有32.768kHz石英音叉式晶体振荡器的RTC是大多数电子应用的标准计时参考.RTC通过计算秒数来维持时间和日期,这需要从32.768K晶体振荡器得到的1Hz时钟信号.当前时间和日期信息存储在一组寄存器中,通过通信接口访问.
许多数字应用依赖冷却系统来将工作温度保持在设计限值内,工业石英晶体振荡器应用的工作温度通常为-40℃至+85℃.但是冷却系统可能会出现故障,例如,如果风扇出现故障,这可能会导致环境温度升高到系统设计限值以上,在某些情况下达到或超过+125℃.理想情况下,系统应在这些故障条件下保持正常运行.对于许多系统来说,持续的连续操作是至关重要的,例如,蜂窝基站应该维持支持紧急呼叫的基本服务.因此,系统设计者应该选择组件来实现最大的可靠性.
当今互联汽车中部署的高性能信息娱乐和无线系统越来越多,这就要求设计人员特别注意这些系统敏感频率下的电磁能量.而汽车级石英晶体振荡器减少不必要的噪声在人工智能服务器/电子控制单元或自动数据采集系统摄像机模块中,电磁干扰可能是个问题高速数据.时钟可能是噪声的最大来源,并且通常直到鉴定的最后阶段才观察到这种电磁干扰.这可能导致设计周期后期的返工,导致计划外延误和费用.
晶振的每个参数通常都与温度有关(晶体频率,C0,C1,R1,......).模拟中C1和C0的变化可以忽略不计.实际晶体的串联电阻R1的变化不能用简单的公式来描述.因此,我们假设模型的温度无关的R1值,并假设C1和C0的值在整个温度范围内是恒定的.因此,温度的频率变化通过电感值的变化来实现.不幸的是,用一个包含全局变量温度的公式来简单地替换电感值是不可能的.
虽然振荡器是大多数电子器件中的关键元件,但设计人员在大多数情况下无需自行设计振荡器,因为该器件包含大量振荡器电路.相反,他们只需选择振荡器功能所需的晶体和外部电容.如果选择了错误的晶振或外部电容,可能会导致器件无法正常工作,过早失效或无法在预期的温度范围内工作.
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