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Abracon晶振工程師獨家記錄EMI保護和擴頻技術

來源：http://m.sdyoujian.cn 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.

擴頻或多或少是頻率用獨特的波形調制時鐘信號.在頻域中,這相當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.從本質上講,擴頻是一種調制方式,調制方式以百分比衡量.

例如,0.5％的調制意味著a100MHz時鐘在99.5MHz和99.5MHz之間調制100.5MHz.這被稱為0.5％的中心調制,自100MHz基頻頻率仍然是中心頻率.該設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的規格.另一個重要因素是調制頻率,通常在千赫范圍內.這是基本上衡量的速度頻率掃描在99.5和100.5之間.該線性掃描是可預測的并且最普遍.

總的來說,晶振擴頻方法已經允許沒有增加系統性能妥協EMI.使用Abracon晶振擴頻時鐘振蕩器不僅減小了封裝,節省了空間電路,并且減少了屏蔽和設計周期成本,但也加快產品的上市時間限制和標準.Abracon晶振提供超低噪聲串聯振蕩器提供了經濟實惠解決昂貴的EMI問題.

用于降低EMI的擴頻技術已集成到工業標準8和14引腳DIP插件晶振封裝和SMD晶振表面貼裝,小至5X7mm.這些產品完美的替代時鐘振蕩器,EMI降低高達20dB.

典型的系統設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,驅動處理器,內存,串行/USB接口和一些前面板控制.48MHz時鐘晶體振蕩器轉換為其他時序組件,例如基于PLL的時鐘倍頻器處理器,內存控制器和接口控制器.原始的48MHz時鐘晶體振蕩器很快變為96MHz或24MHz驅動串行接口.這些基頻和諧波頻率可能使合規性變得非常困難工程師實現認證.

在設計階段,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絡的上升時間,那就這樣了通常情況并非如此.但是,如果EMC工程師發現機構限制已超過10dB在幾個較高頻率的諧波中,生產必須等到達到合規性.當這個情況發生時,有3種可能的方法來解決這個問題,重新設計以減少EMI,過濾并屏蔽每一個網絡違反合規要求或更改物料清單以調出低EMI時鐘振蕩器.

SSC利用頻率調制載波將具有比未調制的更低峰值能量的事實載體.通過石英晶振頻率調制載波,能量分布在更廣泛的頻率范圍內,從而減少任何一個頻率中包含的峰值能量.將調制時鐘與非調制時鐘進行比較在頻譜分析儀上的時鐘,可以看出調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.這個公式假設一個具有50％占空比的理想時鐘,僅預測奇次諧波的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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