凌力爾特公司信號(hào)調(diào)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(hào)位于大多數(shù)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(zhǔn)確度。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸鏈路和高速ADC則要求極低的抖動(dòng)。電池供電型設(shè)備需要低功率、快速啟動(dòng)型時(shí)鐘。工業(yè)、軍事和航空應(yīng)用則需要能夠應(yīng)對(duì)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(kuò)頻能力和執(zhí)行中的移頻操作。所有這些特點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)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重關(guān)注的焦點(diǎn)。這一走勢(shì)與另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)完全背道而馳；由于對(duì)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(shè)計(jì)時(shí)采用了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 (而不是線性穩(wěn)壓器)。隨著穩(wěn)壓器數(shù)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(shè)計(jì)師正在使用多相、擴(kuò)頻時(shí)鐘。
對(duì)于那些采用多個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的系統(tǒng)，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(qū)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(dāng)采用多個(gè)并聯(lián)穩(wěn)壓器來(lái)替代單個(gè)穩(wěn)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(zhuǎn)換速率。
擴(kuò)頻調(diào)制 (SSFM) 指的是一種用于連續(xù)改變開(kāi)關(guān)穩(wěn)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(zhǎng)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(xiàn)相位同步需要具備從單個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)準(zhǔn)確地產(chǎn)生多個(gè)相位的能力。
實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)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(diào)制的方法、擴(kuò)頻量和調(diào)制速率。
接收器
在考慮EMI時(shí)，設(shè)計(jì)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(tǒng)器件還是用于法規(guī)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(yīng)的頻率范圍以及在遭受EMI時(shí)接收器的響應(yīng)時(shí)間。
調(diào)制方法
大多數(shù)開(kāi)關(guān)穩(wěn)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(diào)制，那么開(kāi)關(guān)電源的紋波將呈現(xiàn)出幅度調(diào)制。如果時(shí)鐘的調(diào)制信號(hào)是周期性的 (例如：正弦波或三角波)，則在調(diào)制頻率上存在一個(gè)周期性的紋波調(diào)制和一個(gè)截然不同的頻譜分量。由于調(diào)制頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)頻率調(diào)制能夠避免產(chǎn)生這種周期性紋波。采用偽隨機(jī)調(diào)頻時(shí)，時(shí)鐘以一種偽隨機(jī)方式從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)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)類噪聲信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制的，因此輸出看起來(lái)仿佛沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制，而且下游系統(tǒng)的意義可以忽略不計(jì)。
調(diào)制度
當(dāng)SSFM頻率的范圍增加時(shí)，帶內(nèi)時(shí)間所占的百分比將下降。如果發(fā)射信號(hào)進(jìn)入接收器頻帶的頻度不高且持續(xù)時(shí)間很短 (相對(duì)于其響應(yīng)時(shí)間)，則EMI將顯著降低。例如，與 ±2% 的頻率調(diào)制 (在微處理器時(shí)鐘中經(jīng)常使用) 相比，±10% 的頻率調(diào)制對(duì)于降低EMI要有效得多。不過(guò)，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器所能容許的頻率范圍是有限的。一般說(shuō)來(lái)，大多數(shù)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器都能夠輕松地容忍 ±10% 的頻率變化。
調(diào)制速率
與調(diào)制度相似，對(duì)于一個(gè)給定的接收器而言，當(dāng)頻率調(diào)制的速率增加時(shí)，EMI處于“帶內(nèi)”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(yīng)的解決方案是要找到不至影響開(kāi)關(guān)電源輸出穩(wěn)壓性能的最高調(diào)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(yīng)商。這些比較新的器件具有簡(jiǎn)單、緊湊、低功率和堅(jiān)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。它們不依賴于機(jī)械式諧振元件，且具備針對(duì)沖擊、振動(dòng)和磨損的固有免疫力。另外，由于它們基于標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝，因此還可以內(nèi)置用于多相、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(dú)多相輸出的精準(zhǔn)擴(kuò)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(fù)責(zé)設(shè)定輸出相位關(guān)系 (在 45° 至 120° 的范圍內(nèi))，從而使LTC6909能夠?yàn)槎噙_(dá)8個(gè)相位提供同步處理。可以啟用一個(gè)偽隨機(jī)擴(kuò)頻調(diào)頻電路，擴(kuò)頻量為中心頻率的 ±10%。用戶可選擇3種調(diào)制速率之一，以確保調(diào)制速率不超過(guò)穩(wěn)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(diào)制速率并在頻率變換之間提供平滑處理。

圖1：LTC6909 —— 采用擴(kuò)頻調(diào)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(jī)調(diào)制和內(nèi)部跟蹤濾波器