聯(lián)邦通信委員會的規(guī)定限制了某些類別設備的允許排放,如計算設備和微波爐,但這并不能保證電子元件不會被消費產(chǎn)品的電磁干擾損壞.幾乎每個電子設備或元件都能夠產(chǎn)生電磁干擾,考慮電磁干擾暴露作為電路設計的一部分是很重要的,因為它會對包括定時設備在內的石英晶振等電子元件造成損害.

電源,電源線,閃電,計算機設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源.電磁干擾可以通過單一系統(tǒng)中的電氣路徑從一個部件傳導到另一個部件,或者通過無線電波傳輸.需要通過射頻進行通信的設備會有意發(fā)射電磁信號,這可能會干擾其他設備,但即使不是為發(fā)射電磁信號而設計的設備也會無意中產(chǎn)生電磁干擾噪聲.

存在外部電磁干擾源時,石英晶體振蕩器的相位噪聲和相位抖動可能會顯著增加.通過板級屏蔽或濾波可以減少到達振蕩器的電磁干擾,但這種方法并不總是成功的.通過評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計如何將電磁干擾對時鐘性能的不利影響降至最低.

2,測試電磁干擾敏感性

由于輻射電磁噪聲會對振蕩器[1][2]的相位噪聲性能產(chǎn)生不利影響,因此測試方法包括將每個受測器件(DUT)置于輻射電磁干擾的固定功率下,并在相關偏移頻率下測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的相位噪聲圖.有源晶振振蕩器輸出頻率偏移2MHz時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=振蕩器標稱時鐘頻率;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,有和沒有電磁干擾噪聲注入

SITIME晶振使用經(jīng)認可的測試實驗室,根據(jù)電磁兼容性標準IEC61000-4.3[3]對幾個基于石英和微機電系統(tǒng)的振蕩器進行電磁兼容測試.測試了表1中列出的單端和差分端振蕩器.IEC6100-4.3標準規(guī)定了在DUT的感應電磁場強度為3V/m,載波頻率掃描范圍為80兆赫至1千兆赫,步進為1%.使用圖2所示的設置在消聲室內進行測試.如圖3所示,被測設備被定位成與垂直極化天線的軸對齊.

圖2:環(huán)境管理系統(tǒng)測試的設置

圖3:顯示消聲室內天線和測試臺的照片

圖4:石英器件消聲室內80和80.8兆赫下3V/m電磁場產(chǎn)生噪聲的噪聲雜散測試結果

相位噪聲分析儀捕獲每個被測器件的相位抖動和相位噪聲.在感應電磁場的影響下,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電磁干擾噪聲頻率相對應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,對整個頻率掃描范圍內的平均功率有附加影響.次級噪聲雜散的幅度要低得多,對總相位噪聲的影響也沒有那么大.