當前的汽車(chē)中搭載著(zhù)越來(lái)越多的電子設備，這些設備都需要通過(guò)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )（in-vehicle networks, IVN）來(lái)進(jìn)行通信，諧振器則在通信過(guò)程中提供頻率控制功能，以確保系統穩定運作。本文將為您介紹諧振器在汽車(chē)領(lǐng)域的應用，以及由村田制作所（Murata）所推出的晶體諧振器和陶瓷諧振器。

 

諧振器在汽車(chē)應用中用途廣泛

 

諧振器是指產(chǎn)生諧振頻率的電子組件，常用的諧振器主要分為石英晶體諧振器和陶瓷諧振器。諧振器產(chǎn)生頻率的作用，具有穩定、抗干擾性能良好的特點(diǎn)，廣泛應用于各種電子產(chǎn)品中。其中石英晶體諧振器的頻率精度要高于陶瓷諧振器，但成本也比陶瓷諧振器高。諧振器主要起到頻率控制的作用，所有電子產(chǎn)品涉及頻率的發(fā)射和接收都需要諧振器，可用作電子電路的參考時(shí)鐘或信號源。

 

石英晶體可以利用晶體材料的壓電特性，將精確的頻率信號傳輸到IC（微控制器），在結晶坯料的兩側的濺射沉積電極上施加電場(chǎng)，則會(huì )對做為壓電材料的石英晶體引起振動(dòng)。

 

陶瓷諧振器則使用主要由鋯鈦酸鉛（Lead-Zirconate-Titanate, PZT）組成的高度穩定壓電陶瓷做為機械諧振器。當施加電壓時(shí)，由于壓電效應而發(fā)生變形，并且在特定頻率下發(fā)生共振。該共振頻率由振動(dòng)模式和陶瓷基板的尺寸（長(cháng)度、厚度）決定。

 

在汽車(chē)應用中，有各種諧振器產(chǎn)品使用案例，包括相機架構與雷達架構的高級駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance Systems, ADAS）、胎壓偵測系統（Tire-Pressure Monitoring System, TPMS）、遠程無(wú)鑰匙進(jìn)入（Remote Keyless Entry, RKE）、以太網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)充電器、NFC（鑰匙）、常規式或數字式組合儀表、停車(chē)輔助系統、環(huán)視攝像頭系統、行車(chē)記錄儀、電動(dòng)／混合動(dòng)力汽車(chē)的電池管理系統及電機控制器。

 

特殊結構設計具有優(yōu)越特性

 

在汽車(chē)應用中，電子零組件必須面對高溫、低溫、震動(dòng)、噪聲等復雜的環(huán)境，因此對于諧振器的質(zhì)量要求特別高。Murata已經(jīng)持續向市場(chǎng)供應做為微型計算機等基準時(shí)鐘使用的陶瓷諧振器（CERALOCK®）40多年。為了能夠滿(mǎn)足陶瓷諧振器的頻率精度無(wú)法支持、需要更高精度時(shí)鐘的設備，因此和東京電波株式會(huì )社共同研發(fā)出小型且實(shí)現高可靠性的晶體諧振器。Murata自2009年開(kāi)始面向消費級市場(chǎng)供貨，并于2013年面向車(chē)載市場(chǎng)。

 

Murata的晶體諧振器使用現有晶體諧振器沒(méi)有的獨特封裝技術(shù)，是具有優(yōu)越品質(zhì)、量產(chǎn)性、高性?xún)r(jià)比的晶體諧振器。相對于一般的晶體諧振器采用空穴構造的陶瓷封裝，Murata的晶體諧振器采用陶瓷諧振器中具有多年市場(chǎng)實(shí)際業(yè)績(jì)的平面構造的氧化鋁基板和金屬帽相結合的構造。通過(guò)采用通用性高平面構造氧化鋁基板、金屬帽，與傳統的晶體諧振器相比，在降低材料費用的同時(shí)，可提高供給的穩定性和增產(chǎn)的對應能力。

 

由于Murata擁有從晶體原石的生產(chǎn)、設計、獨創(chuàng )設備的生產(chǎn)，到全球銷(xiāo)售網(wǎng)的一條龍體制。因此，能夠反映出獨特的制造工藝，并開(kāi)創(chuàng )出新的領(lǐng)域，可為客戶(hù)提供新的價(jià)值。

 

汽車(chē)用晶體諧振器滿(mǎn)足車(chē)載可靠性要求

 

Murata的汽車(chē)用晶體諧振器（XRCHA系列、XRCGB系列、XRCGE系列）擁有Murata特有的封裝技術(shù)，具有優(yōu)越的品質(zhì)、量產(chǎn)性和性?xún)r(jià)比，能夠對應下一代車(chē)載通信標準車(chē)載Ethernet/FlexRay。應用于車(chē)載Ethernet/FlexRay時(shí)，整體精度可達到±50ppm，負荷容量（Cs）可對應6pF、8pF、10pF等。Murata的汽車(chē)用晶體諧振器可滿(mǎn)足車(chē)載用要求的可靠性保障（AEC-Q200）。高溫放置可達到+125℃、1000小時(shí)，溫度循環(huán)可達到-55至+125℃、1000個(gè)循環(huán)，中等濕度負荷可達到+85℃、85%濕度、DC6V、1000小時(shí)，高溫負荷則可達到+125℃、DC6V、1000小時(shí)。

 

Murata的汽車(chē)用晶體諧振器結構采用小型、高可靠性封裝，適合ECU小型化的2.5×2.0mm/2.0×1.6mm尺寸，與3.2×2.5mm尺寸相比，實(shí)現了超大的60%小型化。采用CERALOCK具備的高可靠性封裝，具有耐沖擊性、耐跌落性等優(yōu)越的機械性能和耐氣候性能。具有不遺漏抑制振動(dòng)的粒子，Murata特有的的顆粒篩選技術(shù)，可以在生產(chǎn)階段就準確地甄別出附著(zhù)有顆粒，并可能引起晶體諧振器特性劣化的不良品，并導入適合基板外形檢查（Automatic Optical Inspection, AOI）的形狀設計，采用小尺寸且能夠提高焊接圓角可視性的角電極形狀。

 

 

Murata的汽車(chē)用小型晶體諧振器（2.0x1.6x 0.7mm），包含XRCGB_F_A、XRCGE_F_A、XRCGB_F_C、XRCGB_F_G（信息娛樂(lè )專(zhuān)用）系列。

 

汽車(chē)用陶瓷諧振器的振蕩上升時(shí)間快

 

Murata的汽車(chē)用CERALOCK陶瓷諧振器（XRCHA系列、XRCGB系列），廣泛用于汽車(chē)應用中，這些汽車(chē)產(chǎn)品在世界各地的客戶(hù)中使用，植根于多年來(lái)通過(guò)Murata開(kāi)發(fā)的設計和制造技術(shù)。CERALOCK陶瓷諧振器有利于簡(jiǎn)化設計，可實(shí)現小型、低背的產(chǎn)品設計、容量?jì)戎眯?，并削減組件數量，適合CAN通信的頻率精度，LS-CAN用的總頻率公差達±0.8%（同系列對應的頻率公差不同），HS-CAN用的總頻率公差為±0.27%。

 

Murata的汽車(chē)用CERALOCK陶瓷諧振器的振蕩上升時(shí)間（startup time）快，振蕩上升時(shí)間是指IC電源啟動(dòng)時(shí)，從振蕩過(guò)渡的狀態(tài)向恒定區移動(dòng)所需的時(shí)間，Murata的規定是達到恒定狀態(tài)的振蕩水平90%的時(shí)間。振蕩上升時(shí)間受振蕩電路中使用組件的影響，與晶體諧振器相比較的話(huà)，CERALOCK的振蕩上升時(shí)間會(huì )快1位數到2位數。

 

為滿(mǎn)足符合動(dòng)力傳動(dòng)系統／底盤(pán)，以及“行駛、轉彎、停止”的機能環(huán)境的可靠性。CERALOCK陶瓷諧振器支持高溫放置達+125℃、1000小時(shí)，溫度循環(huán)達-55到+125℃、1000個(gè)循環(huán)，中等濕度負荷可達+85℃、85%濕度、DC6V、1000小時(shí)，高溫負荷則可達+125℃、DC6V、1000小時(shí)。

 

為應對多變的規格響應，Murata在各個(gè)系列的頻率范圍內，提供符合客戶(hù)要求各種頻率的產(chǎn)品，并將150℃對應產(chǎn)品加入到產(chǎn)品陣容中。在一般汽車(chē)用中，推出CSTCR_G_B（頻率4.00～7.99 MHz）、CSTNE_G_A（8.00～13.99 MHz）、CSTNE_V_C（頻率14.00～20.00 MHz），頻率公差均為±0.5%。車(chē)內網(wǎng)絡(luò )用（高精度組件）則包含CSTNR_GH5C（頻率4.00～7.99 MHz）、CSTNE_GH5C（頻率8.00～13.99 MHz）、CSTNE_VH3C（頻率14.00～20.00 MHz），頻率公差均為±0.07%。

 

結語(yǔ)

 

諧振器廣泛應用于各種電子產(chǎn)品中，面對嚴苛的汽車(chē)應用環(huán)境，高質(zhì)量的諧振器對產(chǎn)品的穩定性具有重要的影響。Murata擁有數十年的諧振器制造經(jīng)驗與專(zhuān)利技術(shù)，能夠滿(mǎn)足汽車(chē)應用的嚴苛要求，將是相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商的最佳選擇與合作伙伴。