电源、电源线、闪电、计算机设备和晶振电子元件都是可能影响电子元件性能的电磁干扰( EMI )的潜在来源。EMI可以通过单个系统中的电路径从一个组件传导到另一个组件,或者通过空气波传输。需要通过RF通信的设备有意发射电磁信号,这可能会干扰其他设备,但即使不是设计为发射电磁信号的设备也可能无意中导致EMI噪声。FCC法规限制了某些类别设备(如计算设备和微波炉)的允许排放,但这并不保证电子元件不会受到消费品EMI的损坏。几乎每一个电子设备或元件都能够产生EMI,将EMI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电子元件造成损害。
在存在外部EMI源的情况下,石英晶体振荡器的相位噪声和相位抖动可能显著增加。可以通过板级屏蔽或滤波来降低到达振荡器的EMI,但是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性( EMS ),我们可以确定影响EMS的因素,并了解正确的振荡器设计如何将EMI对时钟性能的不利影响降至最低。
测试电磁干扰敏感性
由于辐射的EM噪声对振荡器的相位噪声性能产生不利影响,因此测试方法包括使每个被测器件( DUT )经受辐射EMI的固定功率,并测量相关偏移频率下的增量相位噪声杂散功率。图1示出了26 MHz石英晶振在不暴露于EMI和在80 MHz载波频率下遭受EMI噪声时的相位噪声图。振荡器输出频率的2 MHz偏移处的相位噪声杂散可以从下面所示的混叠频率公式导出:
falias = Femi N * Fc……..方程式
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 : 26MHz石英振荡器的相位噪声
SITIME晶振根据电磁兼容标准IEC610004.3在多个石英和基于MEMS的振荡器上使用经认证的测试实验室执行EMS测试。对表1中列出的单端振荡器和微分混合振荡器进行了测试。IEC61004.3标准规定了在DUT处的强度为3V/m的感应电磁场和以1%为步长从80MHz到1GHz的载波频率扫描。测试在中进行
使用图2所示设置的消声室。如图3所示,被测器件被定位成与垂直极化天线的轴对准。图2 : EMS测试的设置
图3 :消声室内天线和测试台的照片
图4 :石英贴片晶振器件消声室内80和80.8MHz3V/mEM场产生噪声的噪声杂散测试结果
相位噪声分析器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,相位噪声图将在与电磁干扰频率混叠的频率下显示更明显的寄生噪声或相位杂散,如图4所示。对于图4所示的有源晶振,大约50dBc/Hz的高振幅相位噪声杂散集中在与感应EMI噪声的频率相对应的混叠相位噪声杂散频率。这些杂散随着EMI噪声频率的变化而移动,对整个频率扫描范围内的平均功率具有加性影响。次级噪声杂散具有低得多的幅度,并且对整个相位噪声没有那么强的影响。