Abracon晶振工程師獨家記錄EMI保護(hù)和擴頻技術(shù)
來源：http://sanctuaryinlakeelmo.com 作者：億金電子 2018年12月05
在過去,屏蔽和過濾是最多的用于控制EMI的普遍方法.這種方法屏蔽和過濾會變得非常昂貴.如頻率增加,傳輸線的影響和地阻抗會放大輻射,并且在同時波長減小,使屏蔽并且過濾效果較差.目前的趨勢是在源頭控制EMI使用擴頻的單時鐘晶體振蕩器技術(shù).
擴頻或多或少是頻率用獨特的波形調(diào)制時鐘信號.在頻域中,這相當(dāng)于通過分配每個能量來減少峰值基波和諧波范圍很廣.該必須控制擴頻方法與時鐘速率相比較慢,以保證時鐘石英晶體振蕩器,晶振頻率的變化是透明的系統(tǒng).從本質(zhì)上講,擴頻是一種調(diào)制方式,調(diào)制方式以百分比衡量.
例如,0.5％的調(diào)制意味著a100MHz時鐘在99.5MHz和99.5MHz之間調(diào)制100.5MHz.這被稱為0.5％的中心調(diào)制,自100MHz基頻頻率仍然是中心頻率.該設(shè)計師必須牢記周期到周期并且豌豆到峰值的抖動必須保持在系統(tǒng)的規(guī)格.另一個重要因素是調(diào)制頻率,通常在千赫范圍內(nèi).這是基本上衡量的速度頻率掃描在99.5和100.5之間.該線性掃描是可預(yù)測的并且最普遍.
總的來說,晶振擴頻方法已經(jīng)允許沒有增加系統(tǒng)性能妥協(xié)EMI.使用Abracon晶振擴頻時鐘振蕩器不僅減小了封裝,節(jié)省了空間電路,并且減少了屏蔽和設(shè)計周期成本,但也加快產(chǎn)品的上市時間限制和標(biāo)準(zhǔn).Abracon晶振提供超低噪聲串聯(lián)振蕩器提供了經(jīng)濟實惠解決昂貴的EMI問題.
用于降低EMI的擴頻技術(shù)已集成到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8和14引腳DIP插件晶振封裝和SMD晶振表面貼裝,小至5X7mm.這些產(chǎn)品完美的替代時鐘振蕩器,EMI降低高達(dá)20dB.
典型的系統(tǒng)設(shè)計從一些基本時鐘源開始,例如石英晶振晶體,陶瓷諧振器或有源晶振,石英晶體振蕩器,在某些頻率上,比方說48MHz,驅(qū)動處理器,內(nèi)存,串行/USB接口和一些前面板控制.48MHz時鐘晶體振蕩器轉(zhuǎn)換為其他時序組件,例如基于PLL的時鐘倍頻器處理器,內(nèi)存控制器和接口控制器.原始的48MHz時鐘晶體振蕩器很快變?yōu)?6MHz或24MHz驅(qū)動串行接口.這些基頻和諧波頻率可能使合規(guī)性變得非常困難工程師實現(xiàn)認(rèn)證.
在設(shè)計階段,如果為時鐘源選擇了合適的晶振封裝和頻率,將來會有靈活性修改增加了.即使在設(shè)計階段完成后,總會有熱點需要一些過濾或屏蔽的形式.如果只需要減慢一個或兩個特定網(wǎng)絡(luò)的上升時間,那就這樣了通常情況并非如此.但是,如果EMC工程師發(fā)現(xiàn)機構(gòu)限制已超過10dB在幾個較高頻率的諧波中,生產(chǎn)必須等到達(dá)到合規(guī)性.當(dāng)這個情況發(fā)生時,有3種可能的方法來解決這個問題,重新設(shè)計以減少EMI,過濾并屏蔽每一個網(wǎng)絡(luò)違反合規(guī)要求或更改物料清單以調(diào)出低EMI時鐘振蕩器.
SSC利用頻率調(diào)制載波將具有比未調(diào)制的更低峰值能量的事實載體.通過石英晶振頻率調(diào)制載波,能量分布在更廣泛的頻率范圍內(nèi),從而減少任何一個頻率中包含的峰值能量.將調(diào)制時鐘與非調(diào)制時鐘進(jìn)行比較在頻譜分析儀上的時鐘,可以看出調(diào)制時鐘和諧波頻率的峰值相對強度較低.時鐘能量的相對強度的差異以dB為單位測量.
以某種速率來回掃描基本時鐘的頻率將導(dǎo)致峰值能量的減少.擴散越大,峰值能量減少越大.確定你需要多少傳播給定的應(yīng)用程序使用下面的簡單公式來計算必要的dB減少量.這個公式假設(shè)一個具有50％占空比的理想時鐘,僅預(yù)測奇次諧波的EMI降低.降低dB的計算：
dB=6.5+9(Log10(F))+9(Log10(BW))
Where;F=FrequencyinMHzandBW=total%spread(2.5%=.025)
Usinga96and480MHzclockwitha2.5%spread,thetheoreticaldBreductionwouldbe;
dB@96MHz(Fund)=6.5+17.84–14.4=9.92
dB@480MHz(5th)=6.5+24.13–14.4=16.21
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