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擴頻時鐘(SSC)

用好了,它是解決問題的利器;用不好,它就是問題的根源!
2023-12-15
來源:EETOP
關鍵詞: 擴頻時鐘 EMI

-以下文章來源于信號完整性 ,作者蔣修國-

編者注:擴頻時鐘是一個非常好的器件或者功能,這是對于EMC工程師而言的,而對于SI工程師來講,這可能是導致某些抖動增大問題的根源。

EMI是電子產(chǎn)品設計工程師不可繞開的一個話題。很多工程師在設計時都會遇到如何減小EMI的影響,使產(chǎn)品能正常的工作或者上市。

當然,解決EMI問題的方法非常多,比如做好電路匹配、做好隔離、屏蔽、減緩信號邊沿變化速率等等。

微信圖片_20231215212646.png

減緩邊沿變化速率的方法有使用端接的方法、減小信號的驅動能力、使用擴頻時鐘等。

微信圖片_20231215212656.png

本文主要分享的是擴頻時鐘。擴頻時鐘(SSC:Spread Spectrum Clock)是為了防止數(shù)字信號或者時鐘由于頻譜在某個頻點上功率過高而引起的EMI問題,所以對時鐘或者數(shù)據(jù)的周期進行周期性調制(三角波調制)。SSC的單位是ppm(百萬分之一個時鐘或者一個數(shù)據(jù)的周期),該值表示最大的時鐘周期或者數(shù)據(jù)周期為UI*(1+Xppm)。

以前使用SSC都是外部器件,一般在電路上加上SSC器件,如下圖所示:

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當使用SSC之后,其EMI輻射能量會顯著降低,并且波峰更加的寬平:

微信圖片_20231215212710.png

現(xiàn)在很多總線,如USB3.0、QPI、PCIE、SATA、SAS等信號都支持SSC功能,并不需要在外部添加額外的SSC器件。使用SSC功能可以大幅降低無用的輻射,從而減少旁路電容、扼流圈、磁珠以及屏蔽罩等其他抑制干擾組件的使用,這樣能有助于實現(xiàn)產(chǎn)品快速上市,并且能使產(chǎn)品小型化。

在某些高速串行總線測試時,也會針對SSC項進行測試,如下圖則為SB3.0 5Gbps 使用CP1 碼型測量SSC 的結果:

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當然,為什么要針對性的測試呢?其中一個重要原因就是SSC確實能抑制EMI的影響,但是會導致信號的抖動增加。如果抖動過大或者超過總線規(guī)范要求時,這就有可能導致信號的誤碼增加,進而影響到電子產(chǎn)品系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以在產(chǎn)品設計過程中,要平衡EMI的表現(xiàn)和SI的性能。

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