擴(kuò)頻Oscillator輻射能量對EMI高速系統(tǒng)造成一定干擾

電磁干擾(EMI)被定義為電磁時(shí)發(fā)出的自然現(xiàn)象一個(gè)設(shè)備的場通過輻射來破壞,阻礙或降低另一個(gè)設(shè)備的電磁場導(dǎo)電路徑,EMI可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備相互干擾并影響它們性能和操作,大限度地減少電子元器件石英晶體振蕩器電路和系統(tǒng)之間的有害干擾.這個(gè)干擾包括輻射和傳導(dǎo)射頻(RF)發(fā)射,干擾要求是需要滿足,以滿足法律規(guī)定的國內(nèi)和國際監(jiān)管要求和政府法規(guī).

 EMI是來自頻率源的輻射能量的測量值,通常以dBmV/m(分貝(volibelvolts)為單位測量在給定頻率下每米),對于更高的輻射能量,該參數(shù)更大,就這樣從振蕩器頻率源發(fā)出的能量越多,產(chǎn)生的電場和EMI就越大.定義時(shí)用于EMI測量的頻譜,人們想要區(qū)分峰值電磁排放和平均電磁輻射,平均發(fā)射定義為平均dBmV/m在給定頻譜上的水平,峰值發(fā)射定義為任何頻率下的最大dBmV/m電平在給定的頻譜上.

聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)EMI受美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)和其他國際組織的嚴(yán)格監(jiān)管監(jiān)管機(jī)構(gòu)的目標(biāo)是限制EMI電子設(shè)備的排放量并防止損壞人體和電子設(shè)備之間的干擾,FCC的A類規(guī)定適用于工業(yè)申請和B類規(guī)定適用于住宅或消費(fèi)者應(yīng)用.FCC法規(guī)主要關(guān)注給石英振蕩器頻率的峰值發(fā)射,而不是平均值給定頻譜上的發(fā)射,因此電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)該關(guān)注其EMI設(shè)計(jì)工作減少頻譜內(nèi)給定頻率的峰值發(fā)射,而不是整體平均值頻譜內(nèi)的發(fā)射,圖1顯示了FCC B類功率(dBμV/m)與頻率(MHz)的關(guān)系圖對于峰值排放要求十米.

為了理解擴(kuò)頻振蕩器的重要性,要徹底了解頻率調(diào)制是必需的.圖2顯示了調(diào)制和輸出的輸出幅度(功率)與頻率的關(guān)系圖未調(diào)制的中心擴(kuò)頻時(shí)鐘振蕩器,這個(gè)圖說明了之間的意義頻率跨度和給定調(diào)制和未調(diào)制擴(kuò)頻時(shí)鐘晶體振蕩器的幅度,通過在頻譜(跨度)上調(diào)制輸出頻率,輸出幅度可以減小實(shí)現(xiàn),輸出幅度的減小與輻射能量或EMI的減少相關(guān).影響擴(kuò)頻時(shí)鐘振蕩器峰值EMI降低量的主要因素是輸出頻率調(diào)制寬度.

圖3顯示了非線性輸出的輸出頻率與時(shí)間的關(guān)系圖調(diào)制擴(kuò)頻石英晶體,輸出頻率具有最小值(FMIN),中心(FC)和最大(FMAX)頻率,輸出頻率通過一系列頻率而不是線性掃描被保持在一個(gè)恒定的頻率,此范圍參數(shù)通常稱為輸出調(diào)制寬度,輸出頻譜或頻率擴(kuò)散百分比.最小(FMIN)和最大(FMAX)輸出頻率通常表示為相對于的百分比％中心頻率,時(shí)鐘振蕩器提供多種輸出調(diào)制寬度選項(xiàng),越寬越大調(diào)制頻率擴(kuò)展百分比,能量所用頻率的帶寬越大分布式,因此EMI峰值降低更多.

對于這個(gè)例子,如果客戶擔(dān)心超頻并且有一個(gè)最大工作頻率要求為100MHz(FO),FMIN和FMAX的典型頻率為分別為98MHz和100MHz,向下擴(kuò)散調(diào)制的缺點(diǎn)是平均晶體振蕩器輸出頻率將低于標(biāo)稱輸出頻率,在平均輸出之間產(chǎn)生折衷頻率,最大超頻和最大頻率調(diào)制幅度.擴(kuò)頻時(shí)鐘振蕩器可以顯著降低EMI輻射,振蕩器輸出頻率和頻率擴(kuò)展百分比是決定系統(tǒng)EMI降低量的因素,一個(gè)可以使用下面的公式估算EMI降低,EMI降低(db)=10log{S*Fo/RBW}.