凌力爾特公司信號調理產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)工程師Greg Zimmer

1. What is the importance of high-performance clocks?
回答一：
時(shí)鐘信號位于大多數電子電路的核心部分，而且其使用范圍非常之廣，以至于它在高性能電子產(chǎn)品中的重要性起初常?？赡鼙缓鲆?。例如：實(shí)時(shí)時(shí)鐘就需要非常高的頻率準確度。遠程數據傳輸鏈路和高速ADC則要求極低的抖動(dòng)。電池供電型設備需要低功率、快速啟動(dòng)型時(shí)鐘。工業(yè)、軍事和航空應用則需要能夠應對極端環(huán)境條件 (比如：沖擊、振動(dòng)和溫度) 的時(shí)鐘。其他更加異乎尋常的時(shí)鐘要求包括相位同步、擴頻能力和執行中的移頻操作。所有這些特點(diǎn)對于實(shí)現高性能來(lái)說(shuō)可能都是至關(guān)重要的。

2. Could you tell us some information about the current hot-spot applications of clocks?
回答二：
隨著(zhù)電子裝置越來(lái)越多地滲透到日常生活，如何確保它們之間不產(chǎn)生相互干擾成為了人們著(zhù)重關(guān)注的焦點(diǎn)。這一走勢與另一個(gè)發(fā)展趨勢完全背道而馳；由于對能量效率的要求日益提高，因此越來(lái)越多的電子產(chǎn)品在設計時(shí)采用了開(kāi)關(guān)穩壓器 (而不是線(xiàn)性穩壓器)。隨著(zhù)穩壓器數目的增加，電磁干擾 (EMI) 的影響也在加大。為了解決這些問(wèn)題，設計師正在使用多相、擴頻時(shí)鐘。
對于那些采用多個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器的系統，相位同步是一種定時(shí)方法，用于躊躇于每個(gè)開(kāi)關(guān)電源的接通操作，這樣，在先前是一個(gè)死區的地方將存在輸入電流。這將產(chǎn)生諸多的好處：
1. 與同相同步相比，多個(gè)開(kāi)關(guān)電源的異相同步具有較低的峰值電流 (EMI因而較低)。
2. 相位同步增加了產(chǎn)生EMI的頻率。這將使EMI下降，原因是濾波處理在較高的頻率條件下更加有效。
3. 當采用多個(gè)并聯(lián)穩壓器來(lái)替代單個(gè)穩壓器時(shí)，相位同步提供了額外的好處：
a. 有效地消除了輸入和輸出端上的紋波電流，從而顯著(zhù)地減少了輸入和輸出電容器。
b. 需要一個(gè)較小的等效電感，因而提供了一個(gè)較高的電流轉換速率。
擴頻調制 (SSFM) 指的是一種用于連續改變開(kāi)關(guān)穩壓器時(shí)鐘頻率的方法。該方法可確保不允許發(fā)射能量在任何接收器的頻帶中停留很長(cháng)的時(shí)間。

3. Which special technical requirements for the clocks are raised from these hot-spot applications?
回答三：
實(shí)現相位同步需要具備從單個(gè)時(shí)鐘信號來(lái)準確地產(chǎn)生多個(gè)相位的能力。
實(shí)現開(kāi)關(guān)穩壓器的有效SSFM取決于4個(gè)主要因素：受影響接收器的帶寬、頻率調制的方法、擴頻量和調制速率。
接收器
在考慮EMI時(shí)，設計師必須了解受EMI影響的接收器的帶寬，不管它們是真實(shí)的系統器件還是用于法規符合性的器件 (按照CISPR 16-11)。接收器的帶寬決定了接收器將做出響應的頻率范圍以及在遭受EMI時(shí)接收器的響應時(shí)間。
調制方法
大多數開(kāi)關(guān)穩壓器都會(huì )產(chǎn)生隨頻率而變化的紋波；在較低的開(kāi)關(guān)頻率條件下紋波較多，而在較高的開(kāi)關(guān)頻率條件下則紋波較少。因此，如果開(kāi)關(guān)時(shí)鐘是頻率調制，那么開(kāi)關(guān)電源的紋波將呈現出幅度調制。如果時(shí)鐘的調制信號是周期性的 (例如：正弦波或三角波)，則在調制頻率上存在一個(gè)周期性的紋波調制和一個(gè)截然不同的頻譜分量。由于調制頻率遠遠低于開(kāi)關(guān)電源的時(shí)鐘頻率，因此它可能很難濾除。一種偽隨機頻率調制能夠避免產(chǎn)生這種周期性紋波。采用偽隨機調頻時(shí)，時(shí)鐘以一種偽隨機方式從一個(gè)頻率轉移至另一個(gè)頻率。由于開(kāi)關(guān)電源的輸出紋波是由一個(gè)類(lèi)噪聲信號進(jìn)行幅度調制的，因此輸出看起來(lái)仿佛沒(méi)有經(jīng)過(guò)調制，而且下游系統的意義可以忽略不計。
調制度
當SSFM頻率的范圍增加時(shí)，帶內時(shí)間所占的百分比將下降。如果發(fā)射信號進(jìn)入接收器頻帶的頻度不高且持續時(shí)間很短 (相對于其響應時(shí)間)，則EMI將顯著(zhù)降低。例如，與 ±2% 的頻率調制 (在微處理器時(shí)鐘中經(jīng)常使用) 相比，±10% 的頻率調制對于降低EMI要有效得多。不過(guò)，開(kāi)關(guān)穩壓器所能容許的頻率范圍是有限的。一般說(shuō)來(lái)，大多數開(kāi)關(guān)穩壓器都能夠輕松地容忍 ±10% 的頻率變化。
調制速率
與調制度相似，對于一個(gè)給定的接收器而言，當頻率調制的速率增加時(shí)，EMI處于“帶內”的時(shí)間將縮短，且EMI將減低。不過(guò)，開(kāi)關(guān)電源所能跟蹤的頻率變化速率 (dF/dt) 有一個(gè)限值。相應的解決方案是要找到不至影響開(kāi)關(guān)電源輸出穩壓性能的最高調制速率。

4. What is your company’s trump to become the winner in the market competition?
回答四：
凌力爾特是硅振蕩器的領(lǐng)先供應商。這些比較新的器件具有簡(jiǎn)單、緊湊、低功率和堅固的特點(diǎn)，并為晶體或陶瓷諧振器提供了一種真正的替代方案。它們不依賴(lài)于機械式諧振元件，且具備針對沖擊、振動(dòng)和磨損的固有免疫力。另外，由于它們基于標準的半導體工藝，因此還可以?xún)戎糜糜诙嘞?、SSFM時(shí)鐘的必要電路。以凌力爾特的LTC6909為例，這是一款具有8個(gè)單獨多相輸出的精準擴頻硅振蕩器。由單個(gè)電阻器來(lái)選擇輸出頻率 (范圍從12.5kHz至6.67MHz)。三個(gè)邏輯輸入負責設定輸出相位關(guān)系 (在 45° 至 120° 的范圍內)，從而使LTC6909能夠為多達8個(gè)相位提供同步處理?？梢詥⒂靡粋€(gè)偽隨機擴頻調頻電路，擴頻量為中心頻率的 ±10%。用戶(hù)可選擇3種調制速率之一，以確保調制速率不超過(guò)穩壓器的帶寬。此外，LTC6909還具有一個(gè)創(chuàng )新型濾波器，用于跟蹤SSFM調制速率并在頻率變換之間提供平滑處理。

圖1：LTC6909 —— 采用擴頻調制、可提供1至8個(gè)輸出的多相硅振蕩器




圖2：LTC6909的偽隨機調制和內部跟蹤濾波器