Abracon晶振工程师独家记录EMI保护和扩频技术
来源：http://www.hneyq.com 作者：亿金电子 2018年12月05
在过去,屏蔽和过滤是最多的用于控制EMI的普遍方法.这种方法屏蔽和过滤会变得非常昂贵.如频率增加,传输线的影响和地阻抗会放大辐射,并且在同时波长减小,使屏蔽并且过滤效果较差.目前的趋势是在源头控制EMI使用扩频的单时钟晶体振荡器技术.
扩频或多或少是频率用独特的波形调制时钟信号.在频域中,这相当于通过分配每个能量来减少峰值基波和谐波范围很广.该必须控制扩频方法与时钟速率相比较慢,以保证时钟石英晶体振荡器,晶振频率的变化是透明的系统.从本质上讲,扩频是一种调制方式,调制方式以百分比衡量.
例如,0.5％的调制意味着a100MHz时钟在99.5MHz和99.5MHz之间调制100.5MHz.这被称为0.5％的中心调制,自100MHz基频频率仍然是中心频率.该设计师必须牢记周期到周期并且豌豆到峰值的抖动必须保持在系统的规格.另一个重要因素是调制频率,通常在千赫范围内.这是基本上衡量的速度频率扫描在99.5和100.5之间.该线性扫描是可预测的并且最普遍.
总的来说,晶振扩频方法已经允许没有增加系统性能妥协EMI.使用Abracon晶振扩频时钟振荡器不仅减小了封装,节省了空间电路,并且减少了屏蔽和设计周期成本,但也加快产品的上市时间限制和标准.Abracon晶振提供超低噪声串联振荡器提供了经济实惠解决昂贵的EMI问题.
用于降低EMI的扩频技术已集成到工业标准8和14引脚DIP插件晶振封装和SMD晶振表面贴装,小至5X7mm.这些产品完美的替代时钟振荡器,EMI降低高达20dB.
典型的系统设计从一些基本时钟源开始,例如石英晶振晶体,陶瓷谐振器或有源晶振,石英晶体振荡器,在某些频率上,比方说48MHz,驱动处理器,内存,串行/USB接口和一些前面板控制.48MHz时钟晶体振荡器转换为其他时序组件,例如基于PLL的时钟倍频器处理器,内存控制器和接口控制器.原始的48MHz时钟晶体振荡器很快变为96MHz或24MHz驱动串行接口.这些基频和谐波频率可能使合规性变得非常困难工程师实现认证.
在设计阶段,如果为时钟源选择了合适的晶振封装和频率,将来会有灵活性修改增加了.即使在设计阶段完成后,总会有热点需要一些过滤或屏蔽的形式.如果只需要减慢一个或两个特定网络的上升时间,那就这样了通常情况并非如此.但是,如果EMC工程师发现机构限制已超过10dB在几个较高频率的谐波中,生产必须等到达到合规性.当这个情况发生时,有3种可能的方法来解决这个问题,重新设计以减少EMI,过滤并屏蔽每一个网络违反合规要求或更改物料清单以调出低EMI时钟振荡器.
SSC利用频率调制载波将具有比未调制的更低峰值能量的事实载体.通过石英晶振频率调制载波,能量分布在更广泛的频率范围内,从而减少任何一个频率中包含的峰值能量.将调制时钟与非调制时钟进行比较在频谱分析仪上的时钟,可以看出调制时钟和谐波频率的峰值相对强度较低.时钟能量的相对强度的差异以dB为单位测量.
以某种速率来回扫描基本时钟的频率将导致峰值能量的减少.扩散越大,峰值能量减少越大.确定你需要多少传播给定的应用程序使用下面的简单公式来计算必要的dB减少量.这个公式假设一个具有50％占空比的理想时钟,仅预测奇次谐波的EMI降低.降低dB的计算：
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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