Tous les concepteurs de produits sont confrontés quotidiennement à la question de la compatibilité électromagnétique (CEM), surtout lorsqu'ils utilisent des composants déterminant la fréquence comme les oscillateurs à quartz. Les CI intégrés dans les oscillateurs à quartz usuels génèrent des flancs raides et produisent ainsi des harmoniques. Il existe certes des oscillateurs à spectre étalé, mais ils ne sont pas utilisables dans de nombreuses applications, car trop imprécis. Avec un écart central de ±0,5% par exemple, la fréquence de sortie est modulée dans une plage de fout ±0,5%. Sur la base d'une fréquence de 33,333 ou 66,666 MHz, la modulation de fréquence de ±0,5% correspondrait à une plage de modulation de fréquence de 33,333 MHz ±166,665 kHz ou 66,666 MHz ±333,330 kHz - trop pour un clocking précis. La plupart du temps, ces applications n'autorisent que ±50 ppm, soit 100 fois moins. Une stabilité de fréquence de ±50ppm correspond à une tolérance de ±1,66665 kHz à 33,333 MHz ou à une tolérance de ±3,3333 kHz à 66,666 MHz. Dans de tels cas, les développeurs devaient jusqu'à présent essayer de réduire la CEM par des mesures très coûteuses. Cela n'est désormais plus nécessaire. En effet, en se basant sur une technologie IC innovante, Next Generation Clocking, la société Petermann-Technik de Landsberg am Lech propose les oscillateurs à horloge en silicium SMD les plus divers avec un signal de sortie SoftLevel. La technologie SoftLevel est un signal de sortie programmable qui permet de réduire considérablement les harmoniques d'un signal de sortie LVCOMS en augmentant le temps de montée (
trise) et le temps de descente (
tfall). Grâce à la technologie SoftLevel, il est possible d'adapter exactement le signal de sortie aux besoins du client.
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Figure 1 : Période t d'un signal de sortie LVCMOS avec trise et tfall entre 20% et 80%.[/caption]
Ce que fait la fonction SoftLevel
La figure 1 montre la durée de période t d'un signal de sortie LVCMOS avec
trise et
tfall entre 20% et 80%, la figure 2 l'évolution des fronts d'un signal rectangulaire LVCMOS normal (ligne rouge) comparé au signal de sortie LVCMOS SoftLevel (ligne bleue) avec la tension d'alimentation de +3,3 VDC. On voit clairement que la fonction SoftLevel arrondit les bords du signal rectangulaire (forme similaire à celle d'un aileron de requin) et réduit ainsi considérablement les harmoniques. La figure 3 montre l'atténuation CEM (harmoniques impaires) par rapport à la durée de période t du signal de sortie.
trise et
tfall sont exprimés par rapport à la durée de période t du signal d'horloge.
Trise et
tfall peuvent être prolongés dans une plage de 0,05 à 0,45 (5% à 45%) de t. Si
trise et
tfall sont prolongés de 5% par rapport au signal de base, la forme du signal est assez proche du signal rectangulaire original. Avec une prolongation allant jusqu'à 45%, la forme du signal de sortie ressemble de plus en plus à un aileron de requin et l'atténuation CEM est supérieure à -60 dB à la 11e harmonique. Une valeur énorme pour une adaptation aussi simple des
trise et
tfall.
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Figure 2 : Courbe des fronts d'un signal LVCMOS rectangulaire normal (ligne rouge) comparé à un signal de sortie LVCMOS SoftLevel (ligne bleue) aux bords arrondis.[/caption]
Combien coûte la fonction SoftLevel au développeur ?
Rien, car la fonction SoftLevel est une caractéristique standard des
oscillateurs à horloge en silicium SMD des séries
LPO,
LPOP,
HTLPO,
WTLPO,
UPO,
HTLPO-AUT et
WTLPO-AUT. (AUT = Automotive basé sur l'AEC-Q100). En outre, ces séries d'oscillateurs sont disponibles dans des boîtiers standard de 7 mm x 5 mm, 5 mm x 3,2 mm, 3,2 mm x 2,5 mm, 2,5 mm x 2,0 mm et 2,0 mm x 1,6 mm et peuvent donc être montées sur des layouts de cartes existants et remplacer directement les oscillateurs à quartz. Pour que le service d'ingénierie interne de PETERMANN-TECHNIK puisse conseiller le client de manière optimale et programmer un produit en fonction des besoins de son application, le développeur doit indiquer quel temps
trise/tfall il peut accepter dans son application. La programmation - prolongation du temps
detrise/tfall - permet d'atténuer les harmoniques impaires. Lors de la conception du circuit pour les oscillateurs à horloge en silicium SMD, les spécialistes de la technique Petermann recommandent d'utiliser une capacité de découplage de 0,1 µF entre les broches Supply Voltage et Ground. Cela permet de minimiser considérablement les influences de la tension d'alimentation injectée.
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Figure 3 : Réduction de la CEM par rapport à l'allongement de la période.[/caption]
Autres avantages des oscillateurs à horloge en silicium SMD
Les oscillateurs à horloge en silicium SMD des séries mentionnées ci-dessus sont également disponibles avec une plage de tension d'alimentation de 2,25 à 3,63
VDC. Dans cette plage
VDD, les oscillateurs peuvent fonctionner avec n'importe quelle tension d'alimentation (par exemple 2,5
VDC±10%, 2,8
VDC±10%, 3,0
VDC±10%ou 3,3
VDC ±10%). Ainsi, le développeur de produits ne doit plus qualifier qu'un seul oscillateur pour quatre tensions d'alimentation classiques. Cette fonctionnalité standard permet au développeur d'économiser beaucoup d'argent dans la qualification des composants et au gestionnaire de la chaîne d'approvisionnement d'économiser beaucoup d'argent dans l'approvisionnement, la gestion et le stockage de beaucoup moins de composants. Des quantités plus importantes d'un composant donnent en outre un prix plus avantageux. Bien entendu, la fonction SoftLevel décrite est également possible pour la plage
VVDD de 2,25 à 3,63
VDC en tant que fonctionnalité standard.
En outre, les oscillateurs à horloge en silicium SMD disposent en standard de tolérances de fréquence très précises, par exemple ±20ppm@-40/85 °C, ±30ppm@-40/105 °C et ±50ppm@-40/125 °C. Bien entendu, des oscillateurs compatibles avec l'AEC-Q100 (HTLPO-AUT et WTLPO-AUT) sont également disponibles avec toutes les caractéristiques décrites.
La fonction SoftLevel améliore le comportement CEM
Grâce à une adaptation simple et gratuite de
trise et
tfall du signal de sortie, la fonction SoftLevel permet d'améliorer considérablement le comportement CEM des oscillateurs à horloge CMS, de sorte que le développeur n'a plus besoin d'améliorer le comportement CEM de son application par des mesures coûteuses. Les oscillateurs à horloge en silicium SMD peuvent être immédiatement montés sur des layouts de cartes existants. La plage VDD de 2,25 à 3,63 VDC et les tolérances de fréquence standard très étroites permettent en outre d'économiser beaucoup d'argent dans la qualification, l'approvisionnement, la gestion et le stockage des composants.
Plus d'informations sous :
Oscillateurs au silicium (comme les MEMS)
ou
Vue d'ensemble des oscillateurs au silicium
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