聯(lián)邦通信委員會(huì)的規(guī)定限制了某些類別設(shè)備的允許排放,如計(jì)算設(shè)備和微波爐,但這并不能保證電子元件不會(huì)被消費(fèi)產(chǎn)品的電磁干擾損壞.幾乎每個(gè)電子設(shè)備或元件都能夠產(chǎn)生電磁干擾,考慮電磁干擾暴露作為電路設(shè)計(jì)的一部分是很重要的,因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)包括定時(shí)設(shè)備在內(nèi)的石英晶振等電子元件造成損害.

電源,電源線,閃電,計(jì)算機(jī)設(shè)備和電子元件都是可能影響電子元件性能的電磁干擾的潛在來(lái)源.電磁干擾可以通過(guò)單一系統(tǒng)中的電氣路徑從一個(gè)部件傳導(dǎo)到另一個(gè)部件,或者通過(guò)無(wú)線電波傳輸.需要通過(guò)射頻進(jìn)行通信的設(shè)備會(huì)有意發(fā)射電磁信號(hào),這可能會(huì)干擾其他設(shè)備,但即使不是為發(fā)射電磁信號(hào)而設(shè)計(jì)的設(shè)備也會(huì)無(wú)意中產(chǎn)生電磁干擾噪聲.

存在外部電磁干擾源時(shí),石英晶體振蕩器的相位噪聲和相位抖動(dòng)可能會(huì)顯著增加.通過(guò)板級(jí)屏蔽或?yàn)V波可以減少到達(dá)振蕩器的電磁干擾,但這種方法并不總是成功的.通過(guò)評(píng)估各種振蕩器的電磁敏感度,我們可以確定影響電磁敏感度的因素,并了解正確的振蕩器設(shè)計(jì)如何將電磁干擾對(duì)時(shí)鐘性能的不利影響降至最低.

2,測(cè)試電磁干擾敏感性

由于輻射電磁噪聲會(huì)對(duì)振蕩器[1][2]的相位噪聲性能產(chǎn)生不利影響,因此測(cè)試方法包括將每個(gè)受測(cè)器件(DUT)置于輻射電磁干擾的固定功率下,并在相關(guān)偏移頻率下測(cè)量增量相位噪聲雜散功率.圖1顯示了26兆赫石英振蕩器在未受到電磁干擾和載波頻率為80兆赫的電磁干擾時(shí)的相位噪聲圖.有源晶振振蕩器輸出頻率偏移2MHz時(shí)的相位噪聲雜散可以從以下混疊頻率公式中得出:

Femi=注入電磁干擾噪聲的頻率;Fc=振蕩器標(biāo)稱時(shí)鐘頻率;n是大于1的正整數(shù).

圖1:26兆赫石英晶體振蕩器的相位噪聲,有和沒(méi)有電磁干擾噪聲注入

SITIME晶振使用經(jīng)認(rèn)可的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室,根據(jù)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4.3[3]對(duì)幾個(gè)基于石英和微機(jī)電系統(tǒng)的振蕩器進(jìn)行電磁兼容測(cè)試.測(cè)試了表1中列出的單端和差分端振蕩器.IEC6100-4.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在DUT的感應(yīng)電磁場(chǎng)強(qiáng)度為3V/m,載波頻率掃描范圍為80兆赫至1千兆赫,步進(jìn)為1%.使用圖2所示的設(shè)置在消聲室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試.如圖3所示,被測(cè)設(shè)備被定位成與垂直極化天線的軸對(duì)齊.

圖2:環(huán)境管理系統(tǒng)測(cè)試的設(shè)置

圖3:顯示消聲室內(nèi)天線和測(cè)試臺(tái)的照片

圖4:石英器件消聲室內(nèi)80和80.8兆赫下3V/m電磁場(chǎng)產(chǎn)生噪聲的噪聲雜散測(cè)試結(jié)果

相位噪聲分析儀捕獲每個(gè)被測(cè)器件的相位抖動(dòng)和相位噪聲.在感應(yīng)電磁場(chǎng)的影響下,相位噪聲圖將顯示頻率與電磁干擾混疊的更明顯的雜散噪聲,即相位雜散,如圖4所示.對(duì)于圖4所示的石英晶體振蕩器,約為-50dBc/Hz的高幅度相位噪聲雜散集中在與感應(yīng)電磁干擾噪聲頻率相對(duì)應(yīng)的混疊相位噪聲雜散頻率.這些雜散隨著電磁干擾噪聲頻率的變化而變化,對(duì)整個(gè)頻率掃描范圍內(nèi)的平均功率有附加影響.次級(jí)噪聲雜散的幅度要低得多,對(duì)總相位噪聲的影響也沒(méi)有那么大.