二、案例分析

 

為什么有些時(shí)鐘的高次諧波會(huì )很容易超標？

 

分析：

 

周期信號由于每個(gè)取樣段的頻譜都是一樣的，所以他的頻譜呈離散形，但在各個(gè)頻點(diǎn)上呈強大的特點(diǎn)，通常成為窄帶噪聲。而非周期信號，由于其每個(gè)取樣段的頻譜不一樣，所以其頻譜很寬，而且強度較弱，通常被稱(chēng)為寬帶噪聲。然而在一般系統中，時(shí)鐘信號為周期信號，而數據和地址線(xiàn)通常為非周期信號，因此造成系統輻射超標的通常為時(shí)鐘信號。

 

 

如何解決時(shí)鐘及其諧波超標問(wèn)題呢？

 

（一）抑制措施1—使用濾波電路

 

在時(shí)鐘信號線(xiàn)靠近輻射源頭增加濾波電路，通過(guò)RC時(shí)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(wèn)題：

 

（1）電感和電容存在寄生參數，高頻效果不理想；

（2）時(shí)鐘頻率越來(lái)越高，RC濾波效果非常有限；

 

（二）抑制措施2—屏蔽線(xiàn)纜

 

 

分析：

 

屏蔽線(xiàn)纜是非常有效的措施之一，屏蔽層既能直接遮擋了電纜中差模信號回路的差模輻射，也能為共模電流提供一個(gè)返回共模噪聲源的路徑，減小共模電流的回路面積，但是屏蔽線(xiàn)纜也存在以下問(wèn)題，

 

（1）采用導電布屏蔽工藝復雜，人工成本高，效果不夠理想；

（2）采用多層屏蔽FPC排線(xiàn)，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改善措施的應用已變得越來(lái)越困難，這促使設計工程師去探索更可行有效的方法來(lái)減少時(shí)鐘能量發(fā)射，而擴頻時(shí)鐘的適時(shí)出現則恰如其分的解決了這個(gè)問(wèn)題，并從源頭上——系統時(shí)鐘處控制和減少了EMI發(fā)射強度。目前，時(shí)鐘擴展頻譜技術(shù)被廣泛使用在圖像采集、圖像顯示及汽車(chē)電子等行業(yè)。

 

（二）抑制措施3—展頻

 

1、在屏時(shí)鐘或攝像頭時(shí)鐘增加展頻IC

 

 

2、應用效果對比測試圖

 

 

3、展頻技術(shù)原理

 

通過(guò)對尖峰時(shí)鐘進(jìn)行調制處理，使其從一個(gè)窄帶時(shí)鐘變?yōu)橐粋€(gè)具有邊帶的頻譜，將尖峰能量分散到展頻區域的多個(gè)頻率段，從而達到降低尖峰能量，抑制EMI的效果。

 

 

4、展頻的形態(tài)——展頻IC和展頻晶振兩種形態(tài)

 

 

5、展頻技術(shù)的優(yōu)勢

 

（1）在EMI源處抑制EMI，抑制效果好；

（2）PCB板級方案，便于批量生產(chǎn)和電路標準化；

（3）縮短研發(fā)周期，減少屏蔽，過(guò)濾，簡(jiǎn)化工藝，減少人工成本；

（4）展頻晶振體積小，在車(chē)載攝像頭、內窺鏡等體積有要求產(chǎn)品實(shí)用度高。

 

6、實(shí)際成功應用案例

 

（1）圖像采集類(lèi)時(shí)鐘信號，如攝像頭時(shí)鐘，指紋頭等；

 

 

（2）圖像顯示類(lèi)時(shí)鐘信號，如屏時(shí)鐘；

 

 

（3）晶振、DDR、SD等PCB內部時(shí)鐘

 

 

三、總結

 

時(shí)鐘擴展頻譜技術(shù)在抑制時(shí)鐘EMI上的應用，可以在一定程度上簡(jiǎn)化EMC對策，降低昂貴的屏蔽材料成本，增強產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的一致性，因此在產(chǎn)品的設計初期做EMC設計規劃時(shí)，應考慮做好展頻電路的兼容設計，以防產(chǎn)品在上市前因EMI整改困難而焦頭爛額，錯失最好的市場(chǎng)機會(huì )！