凌力爾特公司信號調(diào)理產(chǎn)品部產(chǎn)品市場工程師Greg Zimmer
回答一:
時鐘信號位于大多數(shù)電子電路的核心部分,而且其使用范圍非常之廣,以至于它在高性能電子產(chǎn)品中的重要性起初常常可能被忽視。例如:實時時鐘就需要非常高的頻率準(zhǔn)確度。遠程數(shù)據(jù)傳輸鏈路和高速ADC則要求極低的抖動。電池供電型設(shè)備需要低功率、快速啟動型時鐘。工業(yè)、軍事和航空應(yīng)用則需要能夠應(yīng)對極端環(huán)境條件 (比如:沖擊、振動和溫度) 的時鐘。其他更加異乎尋常的時鐘要求包括相位同步、擴頻能力和執(zhí)行中的移頻操作。所有這些特點對于實現(xiàn)高性能來說可能都是至關(guān)重要的。
2. Could you tell us some information about the current hot-spot applications of clocks?
回答二:
隨著電子裝置越來越多地滲透到日常生活,如何確保它們之間不產(chǎn)生相互干擾成為了人們著重關(guān)注的焦點。這一走勢與另一個發(fā)展趨勢完全背道而馳;由于對能量效率的要求日益提高,因此越來越多的電子產(chǎn)品在設(shè)計時采用了開關(guān)穩(wěn)壓器 (而不是線性穩(wěn)壓器)。隨著穩(wěn)壓器數(shù)目的增加,電磁干擾 (EMI) 的影響也在加大。為了解決這些問題,設(shè)計師正在使用多相、擴頻時鐘。
對于那些采用多個開關(guān)穩(wěn)壓器的系統(tǒng),相位同步是一種定時方法,用于躊躇于每個開關(guān)電源的接通操作,這樣,在先前是一個死區(qū)的地方將存在輸入電流。這將產(chǎn)生諸多的好處:
1. 與同相同步相比,多個開關(guān)電源的異相同步具有較低的峰值電流 (EMI因而較低)。
2. 相位同步增加了產(chǎn)生EMI的頻率。這將使EMI下降,原因是濾波處理在較高的頻率條件下更加有效。
3. 當(dāng)采用多個并聯(lián)穩(wěn)壓器來替代單個穩(wěn)壓器時,相位同步提供了額外的好處:
a. 有效地消除了輸入和輸出端上的紋波電流,從而顯著地減少了輸入和輸出電容器。
b. 需要一個較小的等效電感,因而提供了一個較高的電流轉(zhuǎn)換速率。
擴頻調(diào)制 (SSFM) 指的是一種用于連續(xù)改變開關(guān)穩(wěn)壓器時鐘頻率的方法。該方法可確保不允許發(fā)射能量在任何接收器的頻帶中停留很長的時間。
3. Which special technical requirements for the clocks are raised from these hot-spot applications?
回答三:
實現(xiàn)相位同步需要具備從單個時鐘信號來準(zhǔn)確地產(chǎn)生多個相位的能力。
實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓器的有效SSFM取決于4個主要因素:受影響接收器的帶寬、頻率調(diào)制的方法、擴頻量和調(diào)制速率。
接收器
在考慮EMI時,設(shè)計師必須了解受EMI影響的接收器的帶寬,不管它們是真實的系統(tǒng)器件還是用于法規(guī)符合性的器件 (按照CISPR 16-11)。接收器的帶寬決定了接收器將做出響應(yīng)的頻率范圍以及在遭受EMI時接收器的響應(yīng)時間。
調(diào)制方法
大多數(shù)開關(guān)穩(wěn)壓器都會產(chǎn)生隨頻率而變化的紋波;在較低的開關(guān)頻率條件下紋波較多,而在較高的開關(guān)頻率條件下則紋波較少。因此,如果開關(guān)時鐘是頻率調(diào)制,那么開關(guān)電源的紋波將呈現(xiàn)出幅度調(diào)制。如果時鐘的調(diào)制信號是周期性的 (例如:正弦波或三角波),則在調(diào)制頻率上存在一個周期性的紋波調(diào)制和一個截然不同的頻譜分量。由于調(diào)制頻率遠遠低于開關(guān)電源的時鐘頻率,因此它可能很難濾除。一種偽隨機頻率調(diào)制能夠避免產(chǎn)生這種周期性紋波。采用偽隨機調(diào)頻時,時鐘以一種偽隨機方式從一個頻率轉(zhuǎn)移至另一個頻率。由于開關(guān)電源的輸出紋波是由一個類噪聲信號進行幅度調(diào)制的,因此輸出看起來仿佛沒有經(jīng)過調(diào)制,而且下游系統(tǒng)的意義可以忽略不計。
調(diào)制度
當(dāng)SSFM頻率的范圍增加時,帶內(nèi)時間所占的百分比將下降。如果發(fā)射信號進入接收器頻帶的頻度不高且持續(xù)時間很短 (相對于其響應(yīng)時間),則EMI將顯著降低。例如,與 ±2% 的頻率調(diào)制 (在微處理器時鐘中經(jīng)常使用) 相比,±10% 的頻率調(diào)制對于降低EMI要有效得多。不過,開關(guān)穩(wěn)壓器所能容許的頻率范圍是有限的。一般說來,大多數(shù)開關(guān)穩(wěn)壓器都能夠輕松地容忍 ±10% 的頻率變化。
調(diào)制速率
與調(diào)制度相似,對于一個給定的接收器而言,當(dāng)頻率調(diào)制的速率增加時,EMI處于“帶內(nèi)”的時間將縮短,且EMI將減低。不過,開關(guān)電源所能跟蹤的頻率變化速率 (dF/dt) 有一個限值。相應(yīng)的解決方案是要找到不至影響開關(guān)電源輸出穩(wěn)壓性能的最高調(diào)制速率。
4. What is your company’s trump to become the winner in the market competition?
回答四:
凌力爾特是硅振蕩器的領(lǐng)先供應(yīng)商。這些比較新的器件具有簡單、緊湊、低功率和堅固的特點,并為晶體或陶瓷諧振器提供了一種真正的替代方案。它們不依賴于機械式諧振元件,且具備針對沖擊、振動和磨損的固有免疫力。另外,由于它們基于標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝,因此還可以內(nèi)置用于多相、SSFM時鐘的必要電路。以凌力爾特的LTC6909為例,這是一款具有8個單獨多相輸出的精準(zhǔn)擴頻硅振蕩器。由單個電阻器來選擇輸出頻率 (范圍從12.5kHz至6.67MHz)。三個邏輯輸入負(fù)責(zé)設(shè)定輸出相位關(guān)系 (在 45° 至 120° 的范圍內(nèi)),從而使LTC6909能夠為多達8個相位提供同步處理??梢詥⒂靡粋€偽隨機擴頻調(diào)頻電路,擴頻量為中心頻率的 ±10%。用戶可選擇3種調(diào)制速率之一,以確保調(diào)制速率不超過穩(wěn)壓器的帶寬。此外,LTC6909還具有一個創(chuàng)新型濾波器,用于跟蹤SSFM調(diào)制速率并在頻率變換之間提供平滑處理。

圖1:LTC6909 —— 采用擴頻調(diào)制、可提供1至8個輸出的多相硅振蕩器

圖2:LTC6909的偽隨機調(diào)制和內(nèi)部跟蹤濾波器
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