Regulierungsbehörden legen Beschränkungen für HF-Emissionen fest, die von Industrie- und Verbraucherprodukten ausgehen. Die Einhaltung dieser Standards kann eine Herausforderung und kostspielig sein, insbesondere angesichts der zunehmenden Prozessorgeschwindigkeiten und Datenraten in heutigen elektronischen Systemen. Die Herausforderung bei der Bekämpfung elektromagnetischer Störungen wird noch größer, da die Produkte schrumpfen und so konzipiert sind, dass sie weniger Strom verbrauchen.
Herkömmliche EMI-Eindämmungstechniken wie Abschirmungen werden mit immer kleiner werdenden Produkten teurer und unpraktischer. Da mechanische Lösungen teuer und platzraubend sind, ist der Einsatz der Spread-Spectrum-Modulation zu einem beliebten Mittel zur Reduzierung elektromagnetischer Störungen geworden. Designer können einen Spread-Spectrum-Taktgenerator-IC und einen Quarz verwenden. Allerdings kann diese Kombination für viele Anwendungen auch zu sperrig, schwierig zu implementieren und unflexibel sein.
Designer haben jetzt ein neues Tool zur Reduzierung von EMI
Mit der Einführung der MEMS-Technologie und einer programmierbaren Architektur bieten ultrakleine Spread-Spectrum-Oszillatoren (SSXOs) eine äußerst effektive und benutzerfreundliche Lösung mit geringem Stromverbrauch zur Reduzierung von elektromagnetischen Störungen. Der neue SiT9005 SSXO vereint einen MEMS-Resonator und fortschrittliche analoge Schaltkreise in einem winzigen 2,0 mm x 1,6 mm großen DFN-Gehäuse. Dieser MEMS-SSXO hat eine um 95 % kleinere Grundfläche und eine um 70 % geringere Höhe als der kleinste SSXO auf Quarzbasis.
Der typische Versorgungsstrom beträgt 4 mA bei 1,8 V und nur 0,2 µA im Standby-Modus, bei einer Startzeit von nur 5 ms. Die Frequenz des SiT9005 reicht von 1 MHz bis 141 MHz, mit einer Temperaturstabilität von nur ±20 ppm. MEMS- und Analogtechnologie machen dieses Gerät extrem robust, mit einer 10-mal besseren Immunität gegen Wechselstromkopplungsrauschen und einer 30-mal besseren Stoß-/ Vibrationsbeständigkeit im Vergleich zu Quarz. Darüber hinaus weist es den besten Zyklus-zu-Zyklus-Perioden-Jitter von <15 ps (Pikosekunden) auf, ideal zum Takten von Hochgeschwindigkeits-Chips.
Der kleine Formfaktor, der geringe Stromverbrauch und die flexiblen Optionen zur EMI-Reduzierung des Geräts machen den SiT9005 zu einer idealen Lösung für Produkte, die dazu neigen, unerwünschte HF-Energie abzustrahlen. Beispiele hierfür sind IP-Kameras, Autokameramodule , Industriemotoren, Tablets, Flachbildschirme und Drucker.
Geringe Größe und geringer Stromverbrauch sind zwei wichtige Anforderungen an CIS-MFPs
Schauen wir uns Multifunktionsdrucker (MFPs) vom Typ Contact Image Sensor (CIS) an. CIS-Drucker haben einen deutlich geringeren Stromverbrauch und sind kleiner als MFPs mit ladungsgekoppelten Geräten (Charged Coupled Device , CCD). Das Sensorscanmodul in CIS-MFPs muss klein und leicht sein, da es zum Scannen von Dokumenten unter das Vorlagenglas bewegt wird. Da Glas keine HF-Energie filtert, können sich elektromagnetische Störungen ausbreiten, sodass eine Lösung zur Emissionsreduzierung wie der SiT9005 SSXO perfekt geeignet ist.
Schnelle und flexible Optionen sorgen für Compliance
Neben der geringen Stellfläche und dem geringen Stromverbrauch verfügt der vor Ort programmierbare SiT9005 über eine Reihe flexibler Optionen zur Gewährleistung der EMI-Konformität, ein entscheidender Meilenstein für jedes elektronische Produkt. Eine Nichteinhaltung, die spät im Produktentwicklungszyklus nach der vollständigen Montage eines Prototyps entdeckt wird, kann zu kostspieligen Produktionsverzögerungen und einer Verzögerung der Umsatzerlöse führen. Der SiT9005 SSXO löst dieses Problem, indem er zwei Compliance-Techniken bietet: Spread-Spectrum-Taktung und Anpassung der Anstiegs-/Abfallzeit des Taktsignals.
Zwei Methoden zur Reduzierung von EMI mit einer Vielzahl von Optionen
1. Insgesamt 30 Spread-Spectrum-Optionen (2 Frequenz-Spread-Stile und 2 Spread-Profil-Optionen):
- Mittenspreizung von ±0,125 bis ±2,0 % mit einer Auflösung von ±0,125 %
- Abwärtsspreizung von -0,25 % auf -4,0 % mit einer Auflösung von -0,25 %
- Spread-Profiloptionen: Dreieck oder Hershey-Kuss
2. 8 FlexEdge™-Anstiegs-/Abfallzeitoptionen:
- Anstiegsgeschwindigkeiten von 0,25 bis 40 ns
Durch alleinige Verwendung der Spreizspektrummodulation können elektromagnetische Störungen bei der Grundfrequenz um bis zu 17 dB und bei harmonischen Frequenzen um bis zu 30 dB reduziert werden. Darüber hinaus wird der SiT9005 vom Time Machine II-Programmierer unterstützt. Mit diesem Tool können Ingenieure sowohl die Frequenzspreizung als auch die Anstiegs-/Abfallzeit sofort anpassen. Designer können in ihrem Labor mit verschiedenen Einstellungen experimentieren, um die richtige Konfiguration zur Reduzierung verschiedener Arten von elektromagnetischen Störungen zu finden, unabhängig davon, ob diese von SOC-Oberschwingungen, Taktspuren oder Datenverbindungen herrühren. Parameter werden einfach in den nichtflüchtigen Speicher des SSXO programmiert.
Bis zu 17 dB EMI-Reduzierung bei der Trägerfrequenz und 30 dB bei Oberwellen
Eine vollständig aus Silizium bestehende MEMS-Spread-Spectrum-Lösung macht den Designprozess äußerst risikoarm und ermöglicht die schnellste Markteinführungszeit. Ein Design kann den SiT9005 ohne Spreizspektrum verwenden. Und wenn abschließende Tests ergeben, dass ein Spreizspektrum erforderlich ist, bietet der SiT9005 eine breite Palette programmierbarer Optionen zur EMI-Reduzierung auf genau derselben Grundfläche. Wenn ein Design einen Quarz-XO verwendet, ist der SiT9005 ein schneller und einfacher Drop-in-Ersatz, ohne dass Änderungen an der Platine erforderlich sind. Zusätzlich zum 2,0 x 1,6 mm großen Gehäuse ist der SiT9005 in 2,5 x 2,0 und 3,2 x 2,5 mm großen Gehäusen erhältlich, die alle pin-kompatibel mit quarzbasierten XOs sind. Das Ergebnis ist eine sehr kostengünstige Lösung.