凌力尔特公司信号调理产品部产品市场工程师Greg Zimmer

作者：时间：2009-09-08 来源：收藏

1. What is the importance of high-performance clocks?
回答一：
时钟信号位于大多数电子电路的核心部分，而且其使用范围非常之广，以至于它在高性能电子产品中的重要性起初常常可能被忽视。例如：实时时钟就需要非常高的频率准确度。远程数据传输链路和高速ADC则要求极低的抖动。电池供电型设备需要低功率、快速启动型时钟。工业、军事和航空应用则需要能够应对极端环境条件 (比如：冲击、振动和温度) 的时钟。其他更加异乎寻常的时钟要求包括相位同步、扩频能力和执行中的移频操作。所有这些特点对于实现高性能来说可能都是至关重要的。

2. Could you tell us some information about the current hot-spot applications of clocks?
回答二：
随着电子装置越来越多地渗透到日常生活，如何确保它们之间不产生相互干扰成为了人们着重关注的焦点。这一走势与另一个发展趋势完全背道而驰；由于对能量效率的要求日益提高，因此越来越多的电子产品在设计时采用了开关稳压器 (而不是线性稳压器)。随着稳压器数目的增加，电磁干扰 (EMI) 的影响也在加大。为了解决这些问题，设计师正在使用多相、扩频时钟。
对于那些采用多个开关稳压器的系统，相位同步是一种定时方法，用于踌躇于每个开关电源的接通操作，这样，在先前是一个死区的地方将存在输入电流。这将产生诸多的好处：
1. 与同相同步相比，多个开关电源的异相同步具有较低的峰值电流 (EMI因而较低)。
2. 相位同步增加了产生EMI的频率。这将使EMI下降，原因是滤波处理在较高的频率条件下更加有效。
3. 当采用多个并联稳压器来替代单个稳压器时，相位同步提供了额外的好处：
a. 有效地消除了输入和输出端上的纹波电流，从而显著地减少了输入和输出电容器。
b. 需要一个较小的等效电感，因而提供了一个较高的电流转换速率。
扩频调制 (SSFM) 指的是一种用于连续改变开关稳压器时钟频率的方法。该方法可确保不允许发射能量在任何接收器的频带中停留很长的时间。

3. Which special technical requirements for the clocks are raised from these hot-spot applications?
回答三：
实现相位同步需要具备从单个时钟信号来准确地产生多个相位的能力。
实现开关稳压器的有效SSFM取决于4个主要因素：受影响接收器的带宽、频率调制的方法、扩频量和调制速率。
接收器
在考虑EMI时，设计师必须了解受EMI影响的接收器的带宽，不管它们是真实的系统器件还是用于法规符合性的器件 (按照CISPR 16-11)。接收器的带宽决定了接收器将做出响应的频率范围以及在遭受EMI时接收器的响应时间。
调制方法
大多数开关稳压器都会产生随频率而变化的纹波；在较低的开关频率条件下纹波较多，而在较高的开关频率条件下则纹波较少。因此，如果开关时钟是频率调制，那么开关电源的纹波将呈现出幅度调制。如果时钟的调制信号是周期性的 (例如：正弦波或三角波)，则在调制频率上存在一个周期性的纹波调制和一个截然不同的频谱分量。由于调制频率远远低于开关电源的时钟频率，因此它可能很难滤除。一种伪随机频率调制能够避免产生这种周期性纹波。采用伪随机调频时，时钟以一种伪随机方式从一个频率转移至另一个频率。由于开关电源的输出纹波是由一个类噪声信号进行幅度调制的，因此输出看起来仿佛没有经过调制，而且下游系统的意义可以忽略不计。
调制度
当SSFM频率的范围增加时，带内时间所占的百分比将下降。如果发射信号进入接收器频带的频度不高且持续时间很短 (相对于其响应时间)，则EMI将显著降低。例如，与 ±2% 的频率调制 (在微处理器时钟中经常使用) 相比，±10% 的频率调制对于降低EMI要有效得多。不过，开关稳压器所能容许的频率范围是有限的。一般说来，大多数开关稳压器都能够轻松地容忍 ±10% 的频率变化。
调制速率
与调制度相似，对于一个给定的接收器而言，当频率调制的速率增加时，EMI处于“带内”的时间将缩短，且EMI将减低。不过，开关电源所能跟踪的频率变化速率 (dF/dt) 有一个限值。相应的解决方案是要找到不至影响开关电源输出稳压性能的最高调制速率。

4. What is your company’s trump to become the winner in the market competition?
回答四：
凌力尔特是硅振荡器的领先供应商。这些比较新的器件具有简单、紧凑、低功率和坚固的特点，并为晶体或陶瓷谐振器提供了一种真正的替代方案。它们不依赖于机械式谐振元件，且具备针对冲击、振动和磨损的固有免疫力。另外，由于它们基于标准的半导体工艺，因此还可以内置用于多相、SSFM时钟的必要电路。以凌力尔特的LTC6909为例，这是一款具有8个单独多相输出的精准扩频硅振荡器。由单个电阻器来选择输出频率 (范围从12.5kHz至6.67MHz)。三个逻辑输入负责设定输出相位关系 (在 45° 至 120° 的范围内)，从而使LTC6909能够为多达8个相位提供同步处理。可以启用一个伪随机扩频调频电路，扩频量为中心频率的 ±10%。用户可选择3种调制速率之一，以确保调制速率不超过稳压器的带宽。此外，LTC6909还具有一个创新型滤波器，用于跟踪SSFM调制速率并在频率变换之间提供平滑处理。