Taktgeber Wie SMD-Silizium-Clock-Oszillatoren die EMV verbessern

Autor / Redakteur: Roland Petermann * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Mit dem Thema Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) hat jeder Produktdesigner täglich zu kämpfen – vor allem, wenn frequenzbestimmende Bauteile wie Quarzoszillatoren verwendet werden. Die in den Quarzoszillatoren verbauten ICs generieren steile, scharfkantige Flanken und erzeugen dabei kräftige harmonische Oberwellen.

Anbieter zum Thema

Bild 1: Periodendauer t eines LVCMOS-Ausgangssignals mit trise und tfall zwischen 20% und 80%.
Bild 1: Periodendauer t eines LVCMOS-Ausgangssignals mit trise und tfall zwischen 20% und 80%.
(Bild: Petermann-Technik)

Zwar gibt es Spread-Spectrum-Oszillatoren, die allerdings in vielen Applikationen nicht verwendbar sind. Mit einem Center Spread von zum Beispiel ±0,5% wird die Ausgangsfrequenz in einem Bereich von fout ±0,5% moduliert. Basierend auf einer Frequenz von 33,333 oder 66,666 MHz würde die Frequenzmodulation von ±0,5% einem Frequenzmodulationsbereich von 33,333 MHz ±166,665 kHz oder 66,666 MHz ±333,330 kHz entsprechen – zu viel, für ein genaues Clocking.

Meistens sind in diesen Applikationen nur ±50 ppm zulässig, also um den Faktor 100 weniger. Eine Frequenzstabilität von ±50ppm entspricht bei 33,333 MHz einer Toleranz von ±1,66665 kHz bzw. bei 66,666 MHz einer Toleranz von ±3,3333 kHz. Die Entwickler mussten in solchen Fällen bislang versuchen, die EMV durch sehr teure Maßnahmen zu reduzieren. Dies ist nun nicht mehr nötig. Denn basierend auf innovativer IC-Technologie, Next Generation Clocking, bietet die Petermann-Technik aus Landsberg am Lech verschiedenste SMD-Silizium-Clock-Oszillatoren mit einem SoftLevel-Ausgangssignal an.

Bildergalerie

Bei der SoftLevel-Technologie handelt es sich um ein programmierbares Ausgangssignal, bei dem durch die Erhöhung der Rise- (trise) und Fall-Time (tfall) die harmonischen Oberwellen eines LVCOMS-Ausgangssignals deutlich reduziert werden können. Dank der SoftLevel-Technologie ist eine exakte Anpassung des Ausgangssignals an den jeweiligen Kundenbedarf möglich.

Welche Resultate können mit der SoftLevel Funktion realisiert werden?

Bild 1 stellt die Periodendauer t eines LVCMOS Ausgangssignals mit trise und tfall zwischen 20% bis 80% dar.

Bild 2 stellt den Flankenverlauf eines normalen LVCMOS-Rechtecksignals (rote Line) im Vergleich zum SoftLevel-LVCMOS-Ausgangssignals (blaue Line) mit der Versorgungsspannung von +3,3 VDC dar.

Dabei ist klar ersichtlich, dass die SoftLevel-Funktion die Kanten des Rechtecksignals abrundet (Form ähnlich einer Haifischflosse) und dadurch die harmonischen Oberwellen deutlich reduziert.

Bild 3 stellt die EMV-Dämpfung (ungerade harmonische Oberwellen) in Relation zu der Periodendauer t des Ausgangssignals dar. trise und tfall werden im Verhältnis zur Periodendauer t des Clocksignals ausgedrückt. Dabei kann trise und tfall im Bereich von 0,05 bis 0,45 (5% bis 45%) von t verlängert werden. Wird trise und tfall im Vergleich zum Basissignal um 5% verlängert, dann kommt die Signalform dem Originalrechtecksignal ziemlich nahe. Mit einer Verlängerung um bis zu 45%, ähnelt die Form des Ausgangssignals immer mehr einer Haifischflosse und die EMV-Dämpfung beträgt bei der 11. harmonischen Oberwelle über –60 dB. Ein enormer Wert, für so eine einfache Anpassung der trise und tfall.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

(ID:44060358)