先前我們說(shuō)了說(shuō):為什么時(shí)鐘信號(hào)比數(shù)據(jù)信號(hào)更容易引起輻射超標(biāo)?
為什么時(shí)鐘信號(hào)比數(shù)據(jù)信號(hào)更容易引起輻射超標(biāo)?
并且做了試驗(yàn),如果認(rèn)真看過(guò)的話,就會(huì)明白,周期性的信號(hào)是窄帶頻譜,特定的頻率的幅值會(huì)很高,這對(duì)認(rèn)證測(cè)試來(lái)說(shuō)非常的不利。而一般時(shí)鐘信號(hào)都是周期信號(hào),這在電路中是少不了的。有沒(méi)有什么辦法,改造下時(shí)鐘的頻譜,同時(shí)又不影響功能呢?
答案是有的,那就是展頻技術(shù)。
展頻技術(shù)的應(yīng)用
展頻技術(shù)經(jīng)常用于解決輻射問(wèn)題,比如我們前面說(shuō)的音頻功放,需要接LC濾波器。就有的廠家通過(guò)展頻技術(shù),推出不需要LC濾波器的IC,比如下面這個(gè)。
還有專(zhuān)門(mén)的展頻時(shí)鐘芯片,用于降低EMI。
那么問(wèn)題來(lái)了,展頻怎么就能解決輻射問(wèn)題呢?
如何展頻
展頻,通常理解,就是將窄帶頻譜擴(kuò)展為寬帶頻譜,讓能量不集中到某一個(gè)頻率點(diǎn),將能量分散到多個(gè)頻率點(diǎn)。
我們知道,時(shí)鐘信號(hào)通常都是周期信號(hào),它的頻譜就是窄帶的,能量集中。要想將它的頻譜進(jìn)行擴(kuò)寬,那肯定要對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行改造,如何改造呢?
原本的時(shí)鐘信號(hào)每個(gè)周期都是一樣的,周期時(shí)間長(zhǎng)度也一樣,為T(mén)clk。我們可以對(duì)其進(jìn)行微調(diào),比如先將每個(gè)時(shí)鐘周期比上一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間加長(zhǎng)一點(diǎn)點(diǎn),累計(jì)n個(gè)周期之后,再將每個(gè)時(shí)鐘周期比上一個(gè)時(shí)鐘周期縮短一點(diǎn)點(diǎn),再累計(jì)n個(gè)周期,如此循環(huán)。
這樣時(shí)間一定的話,包含總的時(shí)鐘周期的個(gè)數(shù)是不變的,但是里面的時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期都是不一樣的,如下圖。
從上面的描述可以看到,會(huì)有幾個(gè)參數(shù)。
一個(gè)是調(diào)制速度:就是完成一次循環(huán)的時(shí)間,也就是2n*Tclk,這個(gè)時(shí)間的倒數(shù)就是調(diào)制速度對(duì)應(yīng)的調(diào)制頻率。
一個(gè)是調(diào)制深度:調(diào)制后,會(huì)有最長(zhǎng)的時(shí)鐘周期,也有最短的時(shí)鐘周期,它們相對(duì)原始周期長(zhǎng)度有一個(gè)差值,這個(gè)差值除以原來(lái)的時(shí)鐘周期,就是調(diào)制深度,是個(gè)百分?jǐn)?shù)。
還有一個(gè)是調(diào)制方式:前說(shuō)的是時(shí)鐘周期長(zhǎng)度線性增加或者減小,這種方式叫線性調(diào)制方式,線性調(diào)制方式如下所示:
在中間虛線位置時(shí),時(shí)鐘的周期不變,也就是頻率不變。在三角波頂端時(shí),時(shí)鐘周期變到最小,也就是頻率變到最大,為f+△f。
這個(gè)三角波的頻率就是調(diào)制速度,它一般遠(yuǎn)小于時(shí)鐘頻率,在30Khz-60Khz左右。
調(diào)制深度就對(duì)應(yīng)△f,一般實(shí)際變化量很小,小于3%。
現(xiàn)在我們知道了展頻之后的信號(hào)是什么樣的,那么它真的能將窄帶頻譜變?yōu)閷拵ьl譜嗎?我們下面畫(huà)出它的頻譜。
展頻后的頻譜
1、為了減小計(jì)算量(量大電腦內(nèi)存不夠用),我們讓時(shí)鐘的頻率為1,調(diào)制速度為時(shí)鐘的千分之一,即0．001Hz,調(diào)制深度為2%。
2、為了更為清楚的看到展頻之后的頻譜,我們對(duì)1Hz基頻來(lái)個(gè)特寫(xiě)。
調(diào)制之前1Hz的幅度是0．63,調(diào)制之后最高幅度為0．15。如果db來(lái)表示,那么就是降低了20log(0．63/0．15)=12．7dB。
3、上圖對(duì)應(yīng)的是調(diào)制深度為2%,我們降低調(diào)制深度為1%,再來(lái)看看頻譜。
調(diào)制深度為1%的頻譜幅度最高為0．2,如果用db來(lái)表示,那么就是降低了20log(0．63/0．2)=9．96dB。
兩者對(duì)比,可看到,調(diào)制深度越大,頻譜越寬,幅度越小,對(duì)EMI的抑制作用也就越好。不過(guò)呢,調(diào)制深度大了,時(shí)鐘頻率變化越大,引起電路時(shí)序問(wèn)題的可能性也就越大。
4、如果調(diào)制深度不變,改變調(diào)制速度會(huì)怎么樣呢?
將調(diào)制速度從0．001改為0．0001,即降低10倍,調(diào)制深度為2%,頻譜如下圖。
頻譜幅度最高為0．05,如果db來(lái)表示,那么就是降低了20log(0．63/0．05)=22dB。
可以看到,調(diào)制速度降低,對(duì)EMI的抑制作用越好。不過(guò)通常不會(huì)低于30Khz,因?yàn)?0Khz就處于人耳可聽(tīng)到的范圍,為了避免產(chǎn)生噪聲,不會(huì)再低了。
小結(jié)
1、 展頻技術(shù)可以將窄帶頻譜變成寬帶頻譜,能夠?qū)椛溆幸种谱饔?br>
2、調(diào)制速度越慢,調(diào)制深度越大,抑制效果越好
