Elke productontwerper heeft dagelijks te maken met elektromagnetische compatibiliteit (EMC), vooral wanneer frequentiebepalende componenten zoals kristaloscillatoren worden gebruikt. De IC's die worden gebruikt in commercieel verkrijgbare kwartsoscillatoren genereren steile randen en produceren harmonischen. Hoewel er spreadspectrumoscillatoren beschikbaar zijn, kunnen deze in veel toepassingen niet worden gebruikt omdat ze te onnauwkeurig zijn. Met een centrumspreiding van ±0,5% wordt de uitgangsfrequentie bijvoorbeeld gemoduleerd in een bereik van fout ±0,5%. Uitgaande van een frequentie van 33,333 of 66,666 MHz zou de frequentiemodulatie van ±0,5% overeenkomen met een frequentiemodulatiebereik van 33,333 MHz ±166,665 kHz of 66,666 MHz ±333,330 kHz - te veel voor nauwkeurig klokken. In de meeste gevallen is slechts ±50 ppm toelaatbaar in deze toepassingen, dus 100 keer minder. Een frequentiestabiliteit van ±50 ppm komt overeen met een tolerantie van ±1,66665 kHz bij 33,333 MHz en een tolerantie van ±3,3333 kHz bij 66,666 MHz. In dergelijke gevallen moesten ontwikkelaars voorheen proberen de EMC met zeer dure maatregelen te verminderen. Dit is nu niet meer nodig. Op basis van innovatieve IC-technologie, Next Generation Clocking, biedt Petermann-Technik uit Landsberg am Lech een breed assortiment SMD silicium klokoscillatoren met een SoftLevel uitgangssignaal. SoftLevel-technologie is een programmeerbaar uitgangssignaal waarbij de harmonischen van een LVCOMS-uitgangssignaal aanzienlijk kunnen worden gereduceerd door de stijg-(trise) en daaltijd (tfall) te verhogen. Dankzij de SoftLevel-technologie kan het uitgangssignaal nauwkeurig worden aangepast aan de eisen van de klant.
[caption id="attachment_147" align="alignleft" width="300"] Figuur 1: Periodeduur t van een LVCMOS uitgangssignaal met trise en tfall tussen 20% en 80%[/caption] .
Wat de SoftLevel-functie doet
Figuur 1 toont de periodeduur t van een LVCMOS uitgangssignaal mettrise en tfall tussen 20% en 80%, Figuur 2 toont de flankcurve van een normaal LVCMOS blokgolfsignaal (rode lijn) vergeleken met het SoftLevel LVCMOS uitgangssignaal (blauwe lijn) met een voedingsspanning van +3,3 VDC. Het is duidelijk te zien dat de SoftLevel-functie de randen van het blokgolfsignaal afrondt (vorm vergelijkbaar met een haaienvin) en zo de harmonischen aanzienlijk vermindert. Figuur 3 toont de EMC-verzwakking (oneven harmonischen) in relatie tot de periodeduur t van het uitgangssignaal.trise en tfall worden uitgedrukt in relatie tot de periodeduur t van het kloksignaal. Hier kunnentrise en tfall worden uitgebreid in het bereik van 0,05 tot 0,45 (5% tot 45%) van t. Alstrise en tfall met 5% worden verlengd ten opzichte van het basissignaal, komt de signaalvorm redelijk in de buurt van het oorspronkelijke rechthoekige signaal. Bij een verlenging tot 45% gaat de vorm van het uitgangssignaal steeds meer op een haaienvin lijken en is de EMC-verzwakking bij de 11e harmonische meer dan -60 dB. Een enorme waarde voor zo'n eenvoudige aanpassing van detrise en tfall.
[caption id="attachment_148" align="alignleft" width="397"] Figuur 2: Randcurve van een normaal LVCMOS blokgolfsignaal (rode lijn) vergeleken met een SoftLevel LVCMOS uitgangssignaal (blauwe lijn) met afgeronde randen[/caption] .
Wat kost de SoftLevel-functie de ontwikkelaar?
Niets, want de SoftLevel-functie is standaard aanwezig in de SMD silicium klokoscillatoren van de LPO, LPOP, HTLPO, WTLPO, UPO, HTLPO-AUT en WTLPO-AUT series. (AUT = Automotive gebaseerd op AEC-Q100). Bovendien zijn deze oscillatorreeksen verkrijgbaar in standaardbehuizingen met afmetingen van 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 en 2,0 mm x 1,6 mm en kunnen daarom worden ingepast in bestaande PCB-lay-outs en zo kwartsoscillatoren direct vervangen. Om de interne engineeringafdeling van PETERMANN-TECHNIK in staat te stellen klanten optimaal te adviseren en een product te programmeren op basis van hun toepassingseisen, moet de ontwikkelaar de trise/daltijd specificeren die hij in zijn toepassing kan accepteren. Door het programmeren - verlengen van de trise/fall tijd - wordt de demping van de oneven harmonischen bereikt. In het circuitontwerp voor de SMD-siliciumklokoscillatoren adviseren de specialisten van Petermann-Technik het gebruik van een ontkoppelingscapaciteit van 0,1 µF tussen de voedingsspanning en de aardpennen. Dit minimaliseert de invloed van de toegevoerde voedingsspanning aanzienlijk.
[caption id="attachment_149" align="alignleft" width="300"] Afbeelding 3: EMC-vermindering in relatie tot de langere periodeduur[/caption] .
Verdere voordelen van SMD silicium klokoscillatoren
De SMD silicium klokoscillatoren uit de bovengenoemde series zijn ook verkrijgbaar met een voedingsspanningsbereik van 2,25 tot 3,63 VDC. Binnen ditVDD-bereik kunnen de oscillatoren werken met elke voedingsspanning (bijvoorbeeld 2,5 VDC±10%, 2,8 VDC±10%, 3,0 VDC±10%of 3,3 VDC ±10%). Dit betekent dat de productontwikkelaar slechts één oscillator hoeft te kwalificeren voor vier klassieke voedingsspanningen. Deze standaardeigenschap bespaart de ontwikkelaar veel geld bij de componentkwalificatie en de supply chain manager veel geld bij de aanschaf, administratie en opslag van aanzienlijk minder componenten. Grotere hoeveelheden van een component resulteren ook in een gunstigere prijs. Natuurlijk is de hierboven beschreven soft level functie ook standaard beschikbaar voor het VVDD-bereik van 2,25 tot 3,63 VDC.
Daarnaast hebben de SMD silicium klokoscillatoren standaard zeer nauwkeurige frequentietoleranties, bijvoorbeeld ±20ppm@-40/85 °C, ±30ppm@-40/105 °C en ±50ppm@-40/125 °C. Natuurlijk zijn er ook AEC-Q100-compatibele oscillatoren (HTLPO-AUT en WTLPO-AUT) met alle beschreven functies verkrijgbaar.
SoftLevel-functie verbetert EMC-gedrag
Het EMC-gedrag van SMD-klokoscillatoren kan aanzienlijk worden verbeterd met de SoftLevel-functie door eenvoudig en kosteloos detrise en tfall van het uitgangssignaal aan te passen, zodat de ontwikkelaar geen dure maatregelen meer hoeft te nemen om het EMC-gedrag van zijn toepassing te verbeteren. De SMD-siliciumklokoscillatoren kunnen onmiddellijk worden gemonteerd op bestaande PCB-lay-outs. Dankzij het VDD-bereik van 2,25 tot 3,63 VDC en de zeer nauwe standaardfrequentietoleranties kan ook veel geld worden bespaard op componentkwalificatie, -aanschaf, -beheer en -opslag.
Meer informatie is te vinden op:
Silicium oscillatoren (zoals MEMS)
of
Productoverzicht silicium oscillatoren
Technische vragen:
Telefoon: 0 81 91 / 30 53 95
E-mail: info(at)petermann-technik.de
