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利用可编程展频时钟生成器来降低EMI干扰


本文摘要:干扰信号(EMI)是一种不容易根据导致车祸事故呼吁或基本上工作中本质进而危害电气设备/电子产品性能的动能。

干扰信号(EMI)是一种不容易根据导致车祸事故呼吁或基本上工作中本质进而危害电气设备/电子产品性能的动能。EMI是由电磁波辐射磁场或是传感器工作电压和电流量造成的。当今髙速数据系统软件中的高时钟频率和较短边率也不会导致EMI难题。传输和起飞EMI的一个最重要造成源是相接沟通交流电源插头的电器设备,比如电脑上和电源变压器,及其具备电机马达的电器设备,比如电冰箱、中央空调和电单车等。

一旦电器设备的EMI传输到一个电源电路里,里边的电缆线就不容易像一根无线天线一样,将传输EMI以RFI(无线通信阻拦)的方式广播节目到全部电源电路中。图1:时钟域里的HersheyKiss展频时钟频率概图。

EMI有可能危害并不算太大,也是有很有可能导致毁灭性的常见故障,因此 对EMI的合理地操控是十分最重要的。电磁兼容测试性(EMC)就是指系统软件能在登陆自然环境下经营而会传输或起飞过多充电电池阻拦的工作能力。EMI规范和涉及到成本费EMC规范的服务宗旨是为了更好地确保电子产品会危害其他电子产品的经营乃至导致机器设备的常见故障。

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世界各国对于电视机、广播节目、携带式游戏娱乐机器设备、网络游戏和互联网技术机器设备等消費电子产品的EMI屏蔽掉作用的回绝各不相同。迄今为止早就有各式各样的的机构发布了EMI标准。在国外,FCC发布了对于A?级和B级电子产品的第15一部分J章标准。

A?级和A层标准对于的是机械设备,而B级和B层标准则仅限于于消費电子设备。EMI标准提升了电子产品中间的阻拦,解决困难了身心健康和安全系数层面的难题。

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图2:频率域里的展频时钟频率概图。怎样操控EMI,一般要充分考虑下列好多个要素:1)PCB设计-灵巧元器件、开关电源和路面层的隔绝2)电源电路电流量-EMI电磁波辐射不容易随电流量减少而降低3)频率,还包含拐弯亲率-EMI电磁波辐射不容易导致频率提高4)视频码率5)电源电路电源电路地区-保持在超过6)屏蔽掉/过滤装置-结合有效的设计方案、过滤装置、屏蔽掉和其他方法,来以小于成本费的方式将EMI操控在所需要级别7)展频时钟-合适的展频总数和调配频率8)摇晃运用于系统软件中时钟的管理中心频率,便于将电磁波辐射动能拓展到好几个频率段,而不是让全部动能电磁波辐射到一个频率。操控和降低EMI的方式操控和降低EMI有两个基础方式:诱发和汲取。

最常见的避震方式还包含有效的机器设备电路原理、屏蔽掉、短路故障、过滤装置、阻隔、分隔和定项、电源电路电阻器级操控、电缆线设计方案和噪声防止等。这种方式回绝用以微波感应器和有源元件,比如过滤器、扼流器、铁氧体磁芯磁珠、箔片和??件,并结合PCB设计标准和展频时钟制作器(SSCG)。图3:HersheyKiss展频概图的优点。

在根源处解决困难EMI难题EMC设计方案的一个基本准则是在PCB的根源处减弱EMI。展频法就是指不经意将特别是在视频码率中造成的电磁波辐射动能拓展到频率域,造成一个视频码率更高的数据信号。展览品时钟制作器(SSCG)就可以执行这一作用。

在随意选择展频时钟来减弱消費电子设备的EMI时,开发者必不可少确保以下几个方面:1)系统软件必不可少根据EMI形式检测。不错的频率概图和调配频率是最重要的。高品质的HersheyKiss频率概图在降低EMI上是性能最烂的;与之相比,三角频率概图务必更高的拓展量才可以将EMI降低到某种意义级别(闻图1至图3)。

调配频率越高,就能将EMI降至更为较低的水平(如图4)。2)就算展频有不良反应,还要保持系统软件性能。最先,PLL必不可少经营于一个理想化情况,比如较高的PFD和VCO频率和必需的视频码率这些。

第二,频率拓展量必不可少尽可能小,便于保持较高的系统软件时钟频率余度和较低的周期内摇晃。频率拓展量更为小,系统软件的均值频率便会降低过度多,因此系统软件的经营速率也便会那麼快。3)要将系统对固定成本的危害降到最低。

在消費电子设备中,展频时钟处理芯片的价钱一向是一个关键的价钱难题。可是,在最近几年消費电子设备多元性更为低的另外,开发者还要深思熟虑项目成本和风险性。例如,在诱发EMI和摇晃中就算仅有一项回绝没超出,消費电子设备的系统软件时钟务必调节的概率就更高。

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可编程控制器型诱发EMI的方式的协调能力,能够大幅度降低项目成本和风险性,进而确保合乎全部回绝。图4:根据调配频率降低EMI。

展频时钟制作器展频时钟制作器(SSCG)可分成可编程控制器和不可编程控制器二种,还可以依据其否有HersheyKiss频率還是三角展频来归类。各有不同消費电子设备的展频时钟针对频率、管理中心或往上拓展、拓展量、调配频率、HersheyKiss或三角展频等的回绝是各有不同的。因为非可编程控制器式展频时钟处理芯片是为相近运用于自定的,频率范畴和拓展量仅有好多个同样的选择项,要在利润最大化成本费/性能的另外合乎线性拟合展频回绝,就看起来十分艰辛。

销售市场上绝大多数同样作用的时钟处理芯片都是有好几个同样的可挑选輸出频率范畴(如20-40MHz,40-80MHz和80-160MHz)及其拓展亲率(如0.5%,1%,2%和3%)。要搭建提升,就务必两个PLL主要参数,一套对于EMI诱发性能,另一套朝向PLL性能。

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图5:GPSSCG油压缓冲器处理芯片中的频率调节。当具体配置和这种理想化设定有误差时,各种各样不良反应就不容易造成。

例如,假如輸出频率出不来选定范畴的上边,VCO和调配频率就不容易被平行线调节(下图6)。假如PLL视频码率太低(一般是因为操控周期内摇晃,如图所示6下图),那麼频率概图就不容易形变,进而危害EMI性能。

当輸出频率小于时,結果是最差劲的:由于PDF和VCO频率都很低,周期内摇晃大大增加,而且因为调配频率较低而频率概图有可能形变,EMI诱发性能就不容易大幅度降低。图6:频率调节和理想化概图比较。当拓展量的随意选择受限制时,开发者就必不可少随意选择一个远远超过务必的更高拓展量。这常常不容易降低周期内摇晃,并降低系统软件时钟频率开支。

假如没一个拓展亲率能够合乎系统软件回绝,开发者就必不可少回绝时钟经销商对设计方案作出修改并获得一款新的处理芯片,而这一全过程中,就算代表着是变化一个金属材料层那麼比较简单,也数最多务必数日的時间,而且成本费一般都十分低。与之相比,一个可编程控制器的展频时钟制作器则必须获得抵制可当场程序编写性的规范化时钟,并结合上面非易失性储存器,搭建动态性的展频主要参数重设,进而不务必让生产厂家花上很多時间和成本费对处理芯片进行修改。可编程控制器性还让展频时钟性能必须对于所回绝的规格型号进行提升。

例如,开发者能够要求2.1%的精确拓展亲率(而不是同样随意选择的3%),或是为搭建需要的频率设定而提升调配方式。上边的图4展览了怎样运用一个具备两个展频PLL的4PLL型时钟处理芯片,根据调配频率提升来精彩纷呈将EMI降低3~4dB的。

这种拓展的PLL都是有2个独立国家拓展方式可列举。绝大多数开发者都更喜欢用以HersheyKiss展频时钟来搭建更优的EMI诱发性能,但许多 时钟经销商都只获得线形展频时钟。在理想化状况下,一个SSCG必不可少另外获得HersheyKiss和线形展频时钟。

图3展现出HersheyKiss展频时钟在上面下图的4PLL时钟芯片测试标准下多次重复使用EMI降低了1.67dB。此外,最重要的时钟主要参数,比如PLL电荷泵电流量、VCO增益值和键入驱动器抗压强度,全是必不可少必须程序编写设定的。那样的协调能力必须进一步提高系统软件性能,提升系统研发時间,将修改允许到超过并降低风险性。


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