減少峰值EMI解決方案

作者：時間：2011-04-11 來源：網(wǎng)絡(luò)

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W181系列是Cypress公司2000年推出的新器件（W181-01/02/03），該系列結(jié)合了PLL擴展頻譜頻率合成的最新技術(shù)，通過一個低頻載波對輸出進行頻率調(diào)制，峰值EMI就會大幅度減弱。這種技術(shù)的應(yīng)用使得系統(tǒng)能通過難度越來越大的EMI測試，而不用采用昂貴的屏蔽措施或因通不過而重新設(shè)計。

---- 在系統(tǒng)中，EMI不僅在各類時鐘線路中發(fā)生減弱，還在所有與時鐘同步的信號中減弱。而且，使用此技術(shù)的好處也隨著系統(tǒng)中地址和數(shù)據(jù)總線數(shù)量的增加而不斷增加。

各引腳定義如表1所示：
符號	引腳號SOIC	引腳號TSSOP	引腳類型	功能
CLKOUT	5	8	輸出	輸出調(diào)制后的頻率
CLKIN或X1	1	2	輸入	連接晶振或外部基準(zhǔn)頻率輸入
空腳或X2	2	3	輸入	連接晶振。若使用外部基準(zhǔn)頻率，此端必須懸空
SSON#	8	-	輸入	擴展頻譜控制(低電平有效)。維持此低電平信號使內(nèi)部調(diào)制波形接通，進入擴展頻譜模式。此端有一個內(nèi)部下拉電阻
FS1 FS2	7,8	12,1	輸入	頻率選擇位1和2。此兩引腳用于選擇工作頻率范圍，見表2。其內(nèi)部有上拉電阻
SS%	4	6	輸入	調(diào)制帶寬選擇，見表3。用于選擇頻率的變化量及減少峰值EMI的程度大小
VDD	6	10	P	接3.3V或5V電源
GND	3	4	G	接地點
NC		5,7,9, 11,13,14	NC	空腳，不連接

---- W181系列的主要特點有：在輸出端產(chǎn)生最優(yōu)的經(jīng)減弱的EMI時鐘信號；輸出頻率選擇；可向下擴展-1.25%或-3.75%的輸入；內(nèi)部集成了環(huán)路濾波器元件；3.3V或5V工作電壓；8引腳SOIC或14引腳TSSOP封裝。

表2頻率范圍選擇
引腳		頻率(MHz)
FS2	FS1	W181-01	W181-02	W181-03
0	0	28≤F_IN≤38	28≤F_IN≤38	－－
0	1	38≤F_IN≤48	38≤F_IN≤48	－－
1	0	46≤F_IN≤60	－－	46≤F_IN≤60
1	1	58≤F_IN≤75	－－	58≤F_IN≤75

---- 關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范有：工作電壓：VDD=3.3V±5%或VDD=5V±10%；頻率范圍：28MHz≤Fin≤75MHz；晶振基準(zhǔn)頻率范圍：28MHz≤Fin≤40MHz；周期偏差：300ps（最大）；可選擴展比率：-1.25%或-3.75%；輸出占空比：40/60%（最壞情況）；輸出上升及下降時間：5ns（最大）。

表3調(diào)制帶寬選擇
SS％	輸出
0	F_IN≥F_OUT≥F_IN-1.25%
1	F_IN≥F_OUT≥F_IN-3.75%

---- 管腳排列與管腳功能
---- W181-01/02/03有8引腳SOIC封裝及14引腳TSSOP封裝，及其典型應(yīng)用電路框圖和三種封裝管腳排列如圖1所示。

---- 功能描述
---- W181采用了頻率鎖相環(huán)（PLL）技術(shù)來調(diào)制輸入時鐘，其結(jié)果是得到一個輸出時鐘，它的頻率可緩慢地掃過一個接近于輸入信號的窄帶。基本電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

---- 輸入基準(zhǔn)信號通過分頻器除以Q后輸入到鑒相器中。來自VCO的信號被反饋分頻器除以P后也送到鑒相器中。PLL迫使VCO輸出信號的頻率發(fā)生變化直到被分頻后的輸出信號和被分頻的基準(zhǔn)信號在鑒相器的輸入端匹配。輸出頻率等于基準(zhǔn)頻率的P/Q的比例倍（注意：對于W181，輸出頻率等于輸入頻率）。擴展頻譜頻率時鐘發(fā)生的獨特性在于一個調(diào)制波形在輸入端經(jīng)過疊加才進入VCO中，這使得VCO的輸出能緩慢掃過預(yù)制頻帶。

---- 使用SSFTG進行頻率選擇
---- 在擴展頻譜時鐘發(fā)生中，EMI減弱要依靠整形、調(diào)制率和調(diào)制波形的頻率。當(dāng)整形及調(diào)制波形的頻率由已定的頻率來確定時，調(diào)制的百分比就會有所不同。使用頻率選擇位（FS1及FS2）能設(shè)置頻率范圍。擴展率也被設(shè)到-1.25%之間。見表2。高擴展率加強了對EMI的減弱，然而，高擴展率卻可能會因為超過系統(tǒng)最大額定頻率或低于平均頻率而使性能受到影響。鑒于上述原因，擴展率多在0.5%--2.5%之間。

---- 擴展頻譜定時信號的發(fā)生
---- 使用擴展頻譜定時信號發(fā)生的好處如圖3所示。它表示出了一個時鐘諧波EMI的分布。將典型時鐘的EMI與Cypress擴展頻譜頻率定時信號發(fā)生的EMI進行比較。請注意典型時鐘中的尖峰信號，該尖峰信號使系統(tǒng)的準(zhǔn)峰值EMI測試衰退。經(jīng)過頻譜擴展后，峰值能量將極大減少（至少8dB），因為能量通過一個更寬的帶寬散發(fā)了。