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扩频调制技术在改善产品EMC性能中的应用原理解

扩频调制技巧,本身是在通信领域用来处置惩罚数字周期旌旗灯号的一种技巧。近年来,人们将这种技巧利用在EMC领域,使它成为了一种处置惩罚EMC问题的新措施,扩频调制技巧也被称为频率哆嗦技巧。本文先阐明扩频调制技巧改良产品EMC机能的道理,然后经由过程实际的整改案例,阐明它在实际中的利用,同时先容一种简单的具有扩频功能的IC。文章着末对扩频调制技巧的特征和利用做一个小结。

扩展调制技巧改良EMC机能的道理

扩频调制技巧能够有效的低落EMI骚扰水平。下面用一个40MHz的时钟旌旗灯号举例阐明其道理。

该时钟旌旗灯号未经调制时,在时域上的波形为图1(a),在频域上的波形体现为(基波加谐波)图1(b):

(a)40MHz时钟旌旗灯号的时域波形

(b)40MHz时钟旌旗灯号的频域波形

图1:40MHz时钟旌旗灯号的时域和频域波形

该时钟旌旗灯号颠末扩频调制后,时域上和频域(基波加谐波)上的波形分手变为(图2(a)和(b)):

(a)40MHz时钟旌旗灯号扩频后的时域波形

(b)40MHz时钟旌旗灯号扩频后的频域波形

图2:40MHz时钟旌旗灯号扩频后的时域和频域波形

从这几张曲线来看,时钟旌旗灯号颠末扩频之后,时域上的波形变为了宽窄不等的方波,频率也不再是单一的数值,而是一个范围(例中调制后的频率范围变为39M~41MHz);在频域上,频谱也不再是伶仃的峰,而是变为靠近梯形的一个外形。

一个时钟旌旗灯号颠末扩频调制后的波形平日如图3所示。因为扩频调制后的时钟旌旗灯号频率变得不再独一,上升和下降沿的孕育发生光阴也在一个短的光阴范围内变得随机。这个特定的光阴范围是可控的。扩频调制技巧便是经由过程将集中在同一频率带的频谱分散到更多的频带,以低落原本固定频率时的骚扰电平。

图3 时钟旌旗灯号扩频后的时域波形图

扩频调制的结果便是使得旌旗灯号的频谱带宽变宽,使被测设备的骚扰在较宽的频谱上均分,经由过程这种道路来使其经由过程EMC测试。接管机的分辨率带宽一样平常维持不变,当骚扰的谱线变宽后,这时一部分能量就落在了分辨率带宽以外,从而丈量值也响应变小。采纳扩频调制,平日可以使被测设备的骚扰水平显明低落6~20dB之多。然则必要留意的是,它并不改变全部频率范围的骚扰能量。

采纳扩频调制技巧办理EMC问题的整改案例

某企业临盆的具有TV接管功能的便携式DVD产品,必要经由过程CE认证,在进行辐射骚扰场强测试时骚扰超标。测试曲线(水平极化)如图4所示:

图4 带TV功能的便携式DVD辐射测试初测曲线

从图中可以看出,该产品超标严重。因为被测样机是便携式产品,内部空间极小,且样机采纳塑料外壳,换上喷涂了导电漆的外壳后,辐射测试仍旧分歧格。然则从辐射测试曲线上看,超标频点多为样机内部时钟频率的谐波,企业于是抉择采纳扩频调制技巧。

企业采纳了某芯片厂家临盆的型号为PCS3P7303AG的扩频IC,其主要机能特征有:它是一款多功能的抑制EMI的IC,既可以输入滥觞于晶振的时钟旌旗灯号,也可以输入一个外部参考时钟旌旗灯号;频率输入和输出范围都是10MHz~80MHz;具有频率选择功能;供给可选的扩频调制事情模式,由外接电阻进行节制。

因为PCS3P7303AG具有以上特征,它分外适用于对晶振时钟的扩频处置惩罚。PCS3P7303AG的引脚定义如下(表1):

表1 PCS3P7303AG的引脚定义

企业采纳了IC厂家保举的范例的外接电路,该电路道理图如图5:

图5 范例的外接电路

企业在该电路加懂得码板27MHz晶振的输出端,以实现对晶振时钟的扩频调制。别的,因为企业用的是MTK公司的解码规划,该规划本身带有扩频功能,可以对主芯片和SDRAM的通信时钟121.5MHz进行扩频调制,企业整改时也打开了这个功能。

改板后重测的辐射曲线为图6(水平极化):

图6 采纳扩频调制技巧后的辐射测试曲线

重测的结果虽然仍然分歧格,然则和之前的测试曲线比拟,已经发生了显着的改良。在对例如162MHz等这些晶振的谐波频率进行单点丈量时,也可以显着的看到扩频后频谱发生的变更。在这个测试结果的根基上,企业又加上了滤波技巧,终极使样机顺利经由过程测试。滤波不是本文重点,相关的整改步伐就不列出。

扩频调制技巧的特征

专用的具有扩频调制功能的IC现在主要用来处置惩罚晶振这种时钟源,而对付主芯片发出的时钟,因为加入扩频时会孕育发生时序问题,今朝还用的不多。本文中的PCS3P7303AG型扩频IC,主要用在便携式DVD、数码相框、电子涉猎器和手机等数码设备上。对付液晶电视机和液晶显示器这一类产品,因为主要的规划商(M-STAR和MTK等)都在各自的芯片中加入了扩频调制功能,假如实际测试中必要进行扩频处置惩罚,只需在软件中输进口令打开这一功能即可。对时钟进行扩频调制后,有可能会影响到产品的一些机能指标,但只要扩频IC外围电路的参数选择相宜,照样可以将其对产品的影响节制在最小范围。

扩频调制技巧使用了丈量接管机在事情要领上的“破绽”,然则今朝举世范围内都吸收了这种措施。扩频调制技巧在对滋扰的处置惩罚效果上与滤波技巧有点类似,然则道理上与滤波技巧又有很大年夜的区别,两者的对比如下:

扩频调制技巧的效果仅仅是使被测设备轻易经由过程EMC测试,在全部频率范围内,骚扰能量并没有发生改变。滤波技巧是将不必要的能量滤掉落,以此来低落滋扰的幅度。

扩频调制技巧未改变脉冲的上升/下降沿,而滤波技巧平日是延缓了脉冲的上升沿,从而低落高次谐波分量。

滤波技巧平日应用的是低通滤波,也便是仅滤掉落较高次的谐波,而扩频调制技巧对低频以致对基波都有低落骚扰幅度的感化。

小结

本文评论争论了扩频调制技巧在EMC整改中的利用。作为一个新的技巧,扩频调制今朝已经在EMC中有了很多的利用处合,除了文中先容的处置惩罚晶振时钟的扩频IC,现在已经有针对开关电源开关频率进行扩频处置惩罚的扩频IC,和针对某一详细产品而开拓的扩频调制模块,例如针对D类功放内部事情频率的扩频调制器等等。可以说,在时钟频率越来越高的本日,扩频调制技巧的利用,给办理EMC问题供给了一条崭新的思路。

责任编辑;zl

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