時鍾高次諧波為何超標以及其解決辦法
發布時間:2020-12-17 責任編輯:lina
【導讀】時(shi)鍾(zhong)是(shi)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)能(neng)量(liang)的(de)主(zhu)要(yao)來(lai)源(yuan)之(zhi)一(yi),隨(sui)著(zhe)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)複(fu)雜(za)性(xing)和(he)集(ji)成(cheng)度(du)的(de)大(da)規(gui)模(mo)提(ti)高(gao),電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)的(de)時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),處(chu)理(li)的(de)難(nan)度(du)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)大(da),下(xia)圖(tu)是(shi)常(chang)見(jian)的(de)時(shi)鍾(zhong)超(chao)標(biao)測(ce)試(shi)示(shi)意(yi)圖(tu)。
一、引言
時(shi)鍾(zhong)是(shi)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)能(neng)量(liang)的(de)主(zhu)要(yao)來(lai)源(yuan)之(zhi)一(yi),隨(sui)著(zhe)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)複(fu)雜(za)性(xing)和(he)集(ji)成(cheng)度(du)的(de)大(da)規(gui)模(mo)提(ti)高(gao),電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)的(de)時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),處(chu)理(li)的(de)難(nan)度(du)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)大(da),下(xia)圖(tu)是(shi)常(chang)見(jian)的(de)時(shi)鍾(zhong)超(chao)標(biao)測(ce)試(shi)示(shi)意(yi)圖(tu)。

二、案例分析
為什麼有些時鍾的高次諧波會很容易超標?
分析:
周zhou期qi信xin號hao由you於yu每mei個ge取qu樣yang段duan的de頻pin譜pu都dou是shi一yi樣yang的de,所suo以yi他ta的de頻pin譜pu呈cheng離li散san形xing,但dan在zai各ge個ge頻pin點dian上shang呈cheng強qiang大da的de特te點dian,通tong常chang成cheng為wei窄zhai帶dai噪zao聲sheng。而er非fei周zhou期qi信xin號hao,由you於yu其qi每mei個ge取qu樣yang段duan的de頻pin譜pu不bu一yi樣yang,所suo以yi其qi頻pin譜pu很hen寬kuan,而er且qie強qiang度du較jiao弱ruo,通tong常chang被bei稱cheng為wei寬kuan帶dai噪zao聲sheng。然ran而er在zai一yi般ban係xi統tong中zhong,時shi鍾zhong信xin號hao為wei周zhou期qi信xin號hao,而er數shu據ju和he地di址zhi線xian通tong常chang為wei非fei周zhou期qi信xin號hao,因yin此ci造zao成cheng係xi統tong輻fu射she超chao標biao的de通tong常chang為wei時shi鍾zhong信xin號hao。

如何解決時鍾及其諧波超標問題呢?
(一)抑製措施1—使用濾波電路
在時鍾信號線靠近輻射源頭增加濾波電路,通過RC時間常數減緩信號的邊沿轉換率;通常采用RC濾波電路,為了得到最理想的端接和防止反射,電阻應該盡量的靠近源端,電容最好放置電阻右邊,如下圖所示:

存在問題:
(1)電感和電容存在寄生參數,高頻效果不理想;
(2)時鍾頻率越來越高,RC濾波效果非常有限;
(二)抑製措施2—屏蔽線纜

分析:
屏ping蔽bi線xian纜lan是shi非fei常chang有you效xiao的de措cuo施shi之zhi一yi,屏ping蔽bi層ceng既ji能neng直zhi接jie遮zhe擋dang了le電dian纜lan中zhong差cha模mo信xin號hao回hui路lu的de差cha模mo輻fu射she,也ye能neng為wei共gong模mo電dian流liu提ti供gong一yi個ge返fan回hui共gong模mo噪zao聲sheng源yuan的de路lu徑jing,減jian小xiao共gong模mo電dian流liu的de回hui路lu麵mian積ji,但dan是shi屏ping蔽bi線xian纜lan也ye存cun在zai以yi下xia問wen題ti,
(1)采用導電布屏蔽工藝複雜,人工成本高,效果不夠理想;
(2)采用多層屏蔽FPC排線,成本高,柔韌性不好;
(3)采用微同軸屏蔽效果很好,但是成本很高;
以前傳統的諸如屏蔽,濾波等EMI改gai善shan措cuo施shi的de應ying用yong已yi變bian得de越yue來lai越yue困kun難nan,這zhe促cu使shi設she計ji工gong程cheng師shi去qu探tan索suo更geng可ke行xing有you效xiao的de方fang法fa來lai減jian少shao時shi鍾zhong能neng量liang發fa射she,而er擴kuo頻pin時shi鍾zhong的de適shi時shi出chu現xian則ze恰qia如ru其qi分fen的de解jie決jue了le這zhe個ge問wen題ti,並bing從cong源yuan頭tou上shang——係統時鍾處控製和減少了EMI發射強度。目前,時鍾擴展頻譜技術被廣泛使用在圖像采集、圖像顯示及汽車電子等行業。
(二)抑製措施3—展頻
1、在屏時鍾或攝像頭時鍾增加展頻IC

2、應用效果對比測試圖

3、展頻技術原理
tongguoduijianfengshizhongjinxingtiaozhichuli,shiqicongyigezhaidaishizhongbianweiyigejuyoubiandaidepinpu,jiangjianfengnengliangfensandaozhanpinquyudeduogepinlvduan,congerdadaojiangdijianfengnengliang,yizhiEMI的效果。

4、展頻的形態——展頻IC和展頻晶振兩種形態

5、展頻技術的優勢
(1)在EMI源處抑製EMI,抑製效果好;
(2)PCB板級方案,便於批量生產和電路標準化;
(3)縮短研發周期,減少屏蔽,過濾,簡化工藝,減少人工成本;
(4)展頻晶振體積小,在車載攝像頭、內窺鏡等體積有要求產品實用度高。
6、實際成功應用案例
(1)圖像采集類時鍾信號,如攝像頭時鍾,指紋頭等;

(2)圖像顯示類時鍾信號,如屏時鍾;

(3)晶振、DDR、SD等PCB內部時鍾

三、總結
時鍾擴展頻譜技術在抑製時鍾EMI上的應用,可以在一定程度上簡化EMC對策,降低昂貴的屏蔽材料成本,增強產品大批量生產的一致性,因此在產品的設計初期做EMC設計規劃時,應考慮做好展頻電路的兼容設計,以防產品在上市前因EMI整改困難而焦頭爛額,錯失最好的市場機會!
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