联邦通信委员会的规定限制了某些类别设备的允许排放,如计算设备和微波炉,但这并不能保证电子元件不会被消费产品的电磁干扰损坏.几乎每个电子设备或元件都能够产生电磁干扰,考虑电磁干扰暴露作为电路设计的一部分是很重要的,因为它会对包括定时设备在内的石英晶振等电子元件造成损害.
电源,电源线,闪电,计算机设备和电子元件都是可能影响电子元件性能的电磁干扰的潜在来源.电磁干扰可以通过单一系统中的电气路径从一个部件传导到另一个部件,或者通过无线电波传输.需要通过射频进行通信的设备会有意发射电磁信号,这可能会干扰其他设备,但即使不是为发射电磁信号而设计的设备也会无意中产生电磁干扰噪声.
存在外部电磁干扰源时,石英晶体振荡器的相位噪声和相位抖动可能会显著增加.通过板级屏蔽或滤波可以减少到达振荡器的电磁干扰,但这种方法并不总是成功的.通过评估各种振荡器的电磁敏感度,我们可以确定影响电磁敏感度的因素,并了解正确的振荡器设计如何将电磁干扰对时钟性能的不利影响降至最低.
2,测试电磁干扰敏感性
由于辐射电磁噪声会对振荡器[1][2]的相位噪声性能产生不利影响,因此测试方法包括将每个受测器件(DUT)置于辐射电磁干扰的固定功率下,并在相关偏移频率下测量增量相位噪声杂散功率.图1显示了26兆赫石英振荡器在未受到电磁干扰和载波频率为80兆赫的电磁干扰时的相位噪声图.有源晶振振荡器输出频率偏移2MHz时的相位噪声杂散可以从以下混叠频率公式中得出:
Femi=注入电磁干扰噪声的频率;Fc=振荡器标称时钟频率;n是大于1的正整数.
图1:26兆赫石英晶体振荡器的相位噪声,有和没有电磁干扰噪声注入
SITIME晶振使用经认可的测试实验室,根据电磁兼容性标准IEC61000-4.3[3]对几个基于石英和微机电系统的振荡器进行电磁兼容测试.测试了表1中列出的单端和差分端振荡器.IEC6100-4.3标准规定了在DUT的感应电磁场强度为3V/m,载波频率扫描范围为80兆赫至1千兆赫,步进为1%.使用图2所示的设置在消声室内进行测试.如图3所示,被测设备被定位成与垂直极化天线的轴对齐.
图2:环境管理系统测试的设置
图3:显示消声室内天线和测试台的照片
图4:石英器件消声室内80和80.8兆赫下3V/m电磁场产生噪声的噪声杂散测试结果
相位噪声分析仪捕获每个被测器件的相位抖动和相位噪声.在感应电磁场的影响下,相位噪声图将显示频率与电磁干扰混叠的更明显的杂散噪声,即相位杂散,如图4所示.对于图4所示的石英晶体振荡器,约为-50dBc/Hz的高幅度相位噪声杂散集中在与感应电磁干扰噪声频率相对应的混叠相位噪声杂散频率.这些杂散随着电磁干扰噪声频率的变化而变化,对整个频率扫描范围内的平均功率有附加影响.次级噪声杂散的幅度要低得多,对总相位噪声的影响也没有那么大.
