Každý konstruktér výrobku se denně potýká s otázkou elektromagnetické kompatibility (EMC) - zejména při použití součástek určujících frekvenci, jako jsou krystalové oscilátory. Integrované obvody používané v komerčně dostupných křemenných oscilátorech generují strmé hrany a produkují harmonické. Přestože jsou k dispozici oscilátory s rozprostřeným spektrem, nelze je v mnoha aplikacích použít, protože jsou příliš nepřesné. Například při středovém rozptylu ±0,5 % je výstupní frekvence modulována v rozsahu fout ±0,5 %. Na základě frekvence 33,333 nebo 66,666 MHz by modulace frekvence ±0,5 % odpovídala rozsahu modulace frekvence 33,333 MHz ±166,665 kHz nebo 66,666 MHz ±333,330 kHz - příliš mnoho pro přesné taktování. Ve většině případů je v těchto aplikacích přípustné pouze ±50 ppm, tj. 100krát méně. Stabilita frekvence ±50 ppm odpovídá toleranci ±1,66665 kHz při 33,333 MHz a toleranci ±3,3333 kHz při 66,666 MHz. V takových případech se dříve museli vývojáři snažit snížit EMC pomocí velmi nákladných opatření. To již není nutné. Na základě inovativní technologie integrovaných obvodů Next Generation Clocking nabízí společnost Petermann-Technik z Landsbergu nad Lechem širokou řadu křemíkových hodinových oscilátorů SMD s výstupním signálem SoftLevel. Technologie SoftLevel je programovatelný výstupní signál, u kterého lze výrazně snížit harmonické složky výstupního signálu LVCOMS prodloužením doby náběhu(trise) a doby poklesu (tfall). Díky technologii SoftLevel lze výstupní signál přesně přizpůsobit požadavkům zákazníka.
[caption id="attachment_147" align="alignleft" width="300"] Obrázek 1: Doba trvání periody t výstupního signálu LVCMOS s trise a tfall mezi 20 a 80 %[/caption].
Co dělá funkce SoftLevel
Obrázek 1 ukazuje trvání periody t výstupního signálu LVCMOS strisem a tfall mezi 20 % a 80 %, Obrázek 2 ukazuje hranovou křivku normálního signálu LVCMOS se čtvercovou vlnou (červená čára) v porovnání s výstupním signálem LVCMOS funkce SoftLevel (modrá čára) s napájecím napětím +3,3 VDC. Je zřetelně vidět, že funkce SoftLevel zaobluje hrany čtvercového vlnového signálu (tvar podobný žraločí ploutvi), a tím výrazně snižuje harmonické. Obrázek 3 ukazuje útlum EMC (liché harmonické) v závislosti na délce periody t výstupního signálu.trise a tfall jsou vyjádřeny v závislosti na délce periody t hodinového signálu. Zde lzetrise a tfall rozšířit v rozsahu od 0,05 do 0,45 (5 % až 45 %) z t. Jsou-litrise a tfall prodlouženy o 5 % oproti základnímu signálu, tvar signálu se poměrně blíží původnímu obdélníkovému signálu. Při prodloužení až o 45 % se tvar výstupního signálu stále více podobá žraločí ploutvi a útlum EMC na 11. harmonické je vyšší než -60 dB. Obrovská hodnota pro tak jednoduché nastavenítrise a tfall.
[caption id="attachment_148" align="alignleft" width="397"] Obrázek 2: Křivka hran normálního čtvercového signálu LVCMOS (červená čára) v porovnání s výstupním signálem LVCMOS SoftLevel (modrá čára) se zaoblenými hranami[/caption].
Co stojí vývojáře funkce SoftLevel?
Nic, protože funkce SoftLevel je standardní součástí křemíkových hodinových oscilátorů SMD řady LPO, LPOP, HTLPO, WTLPO, UPO, HTLPO-AUT a WTLPO-AUT. (AUT = Automotive based on AEC-Q100). Kromě toho jsou tyto řady oscilátorů k dispozici ve standardních pouzdrech o rozměrech 7 mm x 5 mm, 5 mm x 3,2 mm, 3,2 mm x 2,5 mm, 2,5 mm x 2,0 mm a 2,0 mm x 1,6 mm, a lze je proto osadit do stávajících uspořádání desek plošných spojů a přímo tak nahradit křemenné oscilátory. Aby mohlo interní technické oddělení společnosti PETERMANN-TECHNIK poskytnout zákazníkům optimální poradenství a naprogramovat výrobek na základě jejich aplikačních požadavků, musí vývojář specifikovat dobu kmitání/spádu, kterou může ve své aplikaci akceptovat. Naprogramováním - prodloužením doby kmitání/spádu - se dosáhne útlumu lichých harmonických. Při návrhu obvodů křemíkových hodinových oscilátorů SMD doporučují odborníci společnosti Petermann-Technik použít mezi napájecím napětím a zemnicími kolíky oddělovací kapacitu 0,1 µF. Tím se výrazně minimalizuje vliv přiváděného napájecího napětí.
[caption id="attachment_149" align="alignleft" width="300"] Obrázek 3: Snížení EMC v závislosti na delší době trvání periody[/caption].
Další výhody křemíkových hodinových oscilátorů SMD
Křemíkové hodinové oscilátory SMD výše uvedené řady jsou k dispozici také s napájecím napětím v rozsahu 2,25 až 3,63 V DC. V tomtorozsahu VDD lze oscilátory provozovat s libovolným napájecím napětím (např. 2,5 VDC ±10 %, 2,8 VDC ±10 %, 3,0 VDC ±10 %nebo 3,3 VDC ±10 %). To znamená, že vývojáři produktu musí kvalifikovat pouze jeden oscilátor pro čtyři klasická napájecí napětí. Tato standardní funkce ušetří vývojáři mnoho peněz za kvalifikaci součástek a správci dodavatelského řetězce mnoho peněz za nákup, správu a skladování podstatně menšího počtu součástek. Větší množství komponenty má za následek také příznivější cenu. Výše popsaná funkce SoftLevel je samozřejmě k dispozici také jako standardní funkce pro rozsah VVDD od 2,25 do 3,63 VDC.
Kromě toho mají křemíkové taktovací oscilátory SMD standardně velmi přesné tolerance frekvence, například ±20ppm@-40/85 °C, ±30ppm@-40/105 °C a ±50ppm@-40/125 °C. K dispozici jsou samozřejmě také oscilátory kompatibilní s AEC-Q100 (HTLPO-AUT a WTLPO-AUT) se všemi popsanými vlastnostmi.
Funkce SoftLevel zlepšuje chování v oblasti EMC
Chování hodinových oscilátorů SMD z hlediska EMC lze výrazně zlepšit pomocí funkce SoftLevel jednoduchým bezplatným nastavenímtrise a tfall výstupního signálu, takže vývojář již nemusí přijímat nákladná opatření ke zlepšení chování své aplikace z hlediska EMC. Křemíkové taktovací oscilátory SMD lze ihned osadit do stávajících schémat desek plošných spojů. Díky rozsahu VDD od 2,25 do 3,63 VDC a velmi těsným standardním frekvenčním tolerancím lze také ušetřit velké množství peněz při kvalifikaci, nákupu, správě a skladování součástek.
Další informace naleznete na adrese:
Křemíkové oscilátory (jako MEMS)
nebo
Přehled produktů křemíkových oscilátorů
Technické dotazy:
Telefon: 0 81 91 / 30 53 95
E-mail: info(at)petermann-technik.de
