DS1086L為3.3V擴(kuò)頻振蕩器，用于符合電磁兼容性（EMC）標(biāo)準(zhǔn)（如FCC part 15或CISPR 22）的應(yīng)用。理想情況下，這種架構(gòu)的峰值功率衰減始終與抖動跨度和輸出頻率與抖動頻率之比成正比。本應(yīng)用筆記討論了由于功率譜測量方式而產(chǎn)生的這些參數(shù)的實(shí)際限制。

介紹

DS1086L為3.3V擴(kuò)頻振蕩器，用于關(guān)注符合電磁兼容性（EMC）標(biāo)準(zhǔn)（如FCC part 15或CISPR 22）的應(yīng)用。DS1086L的輸出為占空比為50%的方波，通過三角波進(jìn)行頻率調(diào)制，產(chǎn)生具有較低峰值功率水平的平坦寬帶頻譜。

理想情況下，在這種架構(gòu)下，峰值功率衰減始終與抖動跨度和輸出頻率與抖動頻率之比成正比。本應(yīng)用筆記討論了由于功率譜測量方式而產(chǎn)生的這些參數(shù)的實(shí)際限制。

功率譜中的抖動跨度和頻率

用三角波調(diào)制方波的頻率會產(chǎn)生一個帶寬，該帶寬由基頻周圍的單個譜線組成。調(diào)制頻率（fD）確定譜線的間距（見圖1b），抖動跨度（D%）確定信號關(guān)于基頻的帶寬。圖1所示為低于原始輸出頻率的所有附加譜線，與DS1086L的下調(diào)方案一致。

圖1.非抖動和抖動振蕩器的頻譜分量。

抖動振蕩器功率譜中的峰值功率衰減源于抖動振蕩器和非抖動振蕩器向給定負(fù)載提供相同數(shù)量的功率。一個無抖動振蕩器（圖1a）在一個頻率下提供所有信號功率。抖動信號（圖1b）的功率通過多條譜線傳遞，每條譜線的功率水平較低。增加抖動百分比（圖1c）和降低抖動頻率（圖1d）都會增加譜線的數(shù)量，從而降低任何一條譜線的功率。

計算與窄帶源相比的預(yù)期峰值功率衰減的公式如下：

僅當(dāng)抖動頻率足夠高，每個測量帶寬只有一條譜線時，此公式才準(zhǔn)確。這種現(xiàn)象描述如下，圖2對此進(jìn)行了說明。

圖2.理想的抖動頻率和在較低頻率下抖動的影響。

測量帶寬的影響

分辨率帶寬是用于單個測量點(diǎn)的濾波器帶寬，顯示在頻譜分析儀的屏幕上。它通常是分析儀上混頻器之后的帶通濾波器，用于選擇將呈現(xiàn)給檢測器的頻率范圍。選擇較窄的帶寬可提高分析儀識別相鄰頻率的能力。

擴(kuò)頻振蕩器測量期間使用的分辨率帶寬對測量的水平有深遠(yuǎn)的影響，原因有兩個。第一個原因是用于測量的分辨率帶寬決定了什么是窄帶信號，什么是寬帶信號。如果具有100Hz帶寬且其頻率在1kHz帶通濾波器范圍內(nèi)的信號，則分析儀可以通過一次測量輕松檢測整個信號的功率電平。這使得100Hz信號相對于分析儀的電流設(shè)置很窄。如果信號的帶寬變?yōu)?0kHz，同時保持相同的功率電平，則分析儀將僅讀取每次測量的部分功率，因?yàn)闊o法在一個分辨率帶寬內(nèi)測量整個信號。因此，DS1086L抖動百分比應(yīng)設(shè)置得足夠高，使被測信號比分辨率帶寬寬，否則不會因?yàn)樾盘柋徽J(rèn)為是窄帶而測量到EMI改善。EMI相對于非抖動信號會衰減，但它不會因此進(jìn)行測量，這在嘗試符合EMC標(biāo)準(zhǔn)時很重要。

分辨率帶寬和抖動之間的第二個關(guān)系是，如果降低抖動頻率會增加衰減，則抖動頻率必須大于分辨率帶寬。這種情況是正確的，因?yàn)楫?dāng)一個測量帶寬內(nèi)存在多條譜線時，測量帶寬內(nèi)所有譜線的功率將加起來產(chǎn)生與帶寬內(nèi)一條譜線相同的功率（圖 2）。因此，一旦抖動頻率低于分辨率帶寬，進(jìn)一步降低衰減公式確定的抖動頻率就不再有任何衰減優(yōu)勢。應(yīng)該注意的是，本聲明并不意味著抖動頻率不應(yīng)低于分辨率帶寬。

通常，關(guān)注的測量帶寬是滿足FCC第15部分B類標(biāo)準(zhǔn)所需的帶寬。第15部分要求使用30kHz測量帶寬檢測9MHz以下的頻率，并使用30kHz測量帶寬測量1MHz至120GHz之間的頻率。DS1086L的抖動頻率在4.1kHz至32.5kHz之間，具體取決于抖動速率設(shè)置和主振蕩器頻率。對于30MHz以上的測量，每次測量總是有多條譜線，因此使用任何特定的抖動頻率設(shè)置都沒有明顯的好處。較低的抖動頻率設(shè)置仍然有一個不明顯的好處，即它們可以減少由內(nèi)部帶寬限制引起的輕微峰值，這些峰值可以在擴(kuò)頻帶寬的邊緣看到。對于低于30MHz的頻率，降低抖動頻率可提供更大的衰減，直到抖動頻率低于9kHz測量帶寬。

擴(kuò)頻振蕩器對諧波測量的影響

正弦波在頻域中顯示為單個譜線（增量函數(shù)），其幅度等于信號的功率。具有相同頻率的方波具有與相應(yīng)正弦波相同的頻率出現(xiàn)的基頻分量，但振幅僅為方波功率的64%。其余功率分布在奇次諧波處，幅度為 1/n 滾降，其中 n 是 n千奇諧波。

擴(kuò)頻振蕩器可以看到與測量諧波成分相關(guān)的額外優(yōu)勢。調(diào)頻方波的奇次諧波帶寬等于諧波數(shù)乘以基頻處方波帶寬（見圖3）。更寬的帶寬是譜線分離的結(jié)果，這減少了每個測量帶寬的譜線數(shù)量。當(dāng)使用120kHz FCC測量帶寬檢查振蕩器時，這種現(xiàn)象尤其重要。如前所述，當(dāng)使用1086kHz測量帶寬時，DS120L總是有多條譜線接近基頻，但是當(dāng)譜線在諧波處分離時，峰值功率會降低到1/n以下。諧波滾降約為1/n3/2直到譜線分開得足夠遠(yuǎn)，以至于每個測量帶寬只有一條譜線。

圖3.抖動振蕩器諧波的頻譜含量。

非抖動信號（如低抖動晶體振蕩器）不能從帶寬變寬現(xiàn)象中受益的原因是帶寬比測量帶寬窄得多。當(dāng)查看 3RD或 5千諧波，與3kHz測量帶寬相比，5倍或120倍信號帶寬仍然是窄帶，因此在一次測量中仍可檢測到所有能量。

結(jié)論

DS1086L為擴(kuò)頻振蕩器，能夠改變抖動范圍和抖動頻率。改變抖動范圍和頻率可用于優(yōu)化基頻及其諧波下的測量EMI性能。為了建設(shè)性地改變這些參數(shù)，除了應(yīng)用的時序需求外，還必須了解EMI測量帶寬的影響。

審核編輯：郭婷