Todos los diseñadores de productos tienen que enfrentarse a diario al problema de la compatibilidad electromagnética (CEM), sobre todo cuando se utilizan componentes que determinan la frecuencia, como los osciladores de cristal. Los circuitos integrados utilizados en los osciladores de cuarzo disponibles en el mercado generan bordes pronunciados y producen armónicos. Aunque existen osciladores de espectro ensanchado, no pueden utilizarse en muchas aplicaciones porque son demasiado imprecisos. Con una dispersión central de ±0,5%, por ejemplo, la frecuencia de salida se modula en un rango de fout ±0,5%. Partiendo de una frecuencia de 33,333 o 66,666 MHz, la modulación de frecuencia de ±0,5% correspondería a un rango de modulación de frecuencia de 33,333 MHz ±166,665 kHz o 66,666 MHz ±333,330 kHz, demasiado para una sincronización precisa. En la mayoría de los casos, sólo se admiten ±50 ppm en estas aplicaciones, es decir, 100 veces menos. Una estabilidad de frecuencia de ±50ppm corresponde a una tolerancia de ±1,66665 kHz a 33,333 MHz y de ±3,3333 kHz a 66,666 MHz. En estos casos, antes los desarrolladores tenían que intentar reducir la CEM con medidas muy costosas. Esto ya no es necesario. Basándose en la innovadora tecnología IC Next Generation Clocking, Petermann-Technik de Landsberg am Lech ofrece una amplia gama de osciladores de reloj de silicio SMD con señal de salida SoftLevel. La tecnología SoftLevel es una señal de salida programable en la que los armónicos de una señal de salida LVCOMS pueden reducirse significativamente aumentando el tiempo de subida
(trise) y de bajada
(tfall). Gracias a la tecnología SoftLevel, la señal de salida puede adaptarse con precisión a los requisitos del cliente.
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Figura 1: Duración del periodo t de una señal de salida LVCMOS con trise y tfall entre el 20% y el 80%[/caption]
.Qué hace la función SoftLevel
La figura 1 muestra la duración del periodo t de una señal de salida LVCMOS con
trise y
tfall entre el 20% y el 80%, la figura 2 muestra la curva de borde de una señal de onda cuadrada LVCMOS normal (línea roja) comparada con la señal de salida LVCMOS SoftLevel (línea azul) con la tensión de alimentación de +3,3 VCC. Puede verse claramente que la función SoftLevel redondea los bordes de la señal de onda cuadrada (forma similar a una aleta de tiburón) y, por tanto, reduce significativamente los armónicos. La figura 3 muestra la atenuación EMC (armónicos impares) en relación con la duración del periodo t de la señal de salida.
trise y
tfall se expresan en relación con la duración del periodo t de la señal de reloj. Aquí,
trise y
tfall pueden extenderse en el rango de 0,05 a 0,45 (5% a 45%) de t. Si
trise y
tfall se amplían un 5% en comparación con la señal base, la forma de la señal se aproxima bastante a la señal rectangular original. Con una ampliación de hasta el 45%, la forma de la señal de salida se parece cada vez más a una aleta de tiburón y la atenuación CEM en el armónico 11 supera los -60 dB. Un valor enorme para un ajuste tan sencillo del
trise y el
tfall.
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Figura 2: Curva de bordes de una señal de onda cuadrada LVCMOS normal (línea roja) comparada con una señal de salida LVCMOS de nivel suave (línea azul) con bordes redondeados[/caption]
.¿Qué le cuesta al desarrollador la función SoftLevel?
Nada, porque la función SoftLevel es una característica estándar de los
osciladores de reloj de silicio SMD de las series
LPO,
LPOP,
HTLPO,
WTLPO,
UPO,
HTLPO-AUT y
WTLPO-AUT. (AUT = Automóvil basado en AEC-Q100). Además, estas series de osciladores están disponibles en carcasas estándar con unas dimensiones 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 y 2,0 mm x 1,6 mm, por lo que pueden adaptarse a los diseños de placas de circuito impreso existentes y sustituir así directamente a los osciladores de cuarzo. Para que el departamento interno de ingeniería de PETERMANN-TECHNIK pueda asesorar al cliente de forma óptima y programar un producto en función de los requisitos de su aplicación, el desarrollador debe indicar qué tiempo de
trise/fall puede aceptar en su aplicación. Mediante la programación -ampliación del tiempo de
trise/fall- se consigue la atenuación de los armónicos impares. En el diseño del circuito para los osciladores de reloj de silicio SMD, los especialistas de Petermann-Technik recomiendan el uso de una capacitancia de desacoplamiento de 0,1 µF entre los pines de tensión de alimentación y masa. De este modo se minimizan considerablemente los efectos de la tensión de alimentación introducida.
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Figura 3: Reducción de la CEM en relación con la mayor duración del periodo[/caption]
.Otras ventajas de los osciladores de reloj de silicio SMD
Los osciladores de reloj de silicio SMD de la serie mencionada también están disponibles con un rango de tensión de alimentación de 2,25 a 3,63
VCC. Dentro de este
rango de VDD, los osciladores pueden funcionar con cualquier tensión de alimentación (por ejemplo, 2,5
VCC±10%, 2,8
VCC±10%, 3,0
VCC±10%o 3,3
VCC ±10%). Esto significa que el desarrollador del producto sólo tiene que cualificar un oscilador para cuatro tensiones de alimentación clásicas. Esta característica estándar ahorra al desarrollador mucho dinero en la cualificación de componentes y al gestor de la cadena de suministro mucho dinero en la adquisición, administración y almacenamiento de un número significativamente menor de componentes. Las mayores cantidades de un componente también se traducen en un precio más favorable. Por supuesto, la función de nivel suave descrita anteriormente también está disponible de serie para el rango
VVDD de 2,25 a 3,63
VCC.
Además, los osciladores de reloj de silicio SMD tienen tolerancias de frecuencia muy precisas de serie, por ejemplo ±20ppm@-40/85 °C, ±30ppm@-40/105 °C y ±50ppm@-40/125 °C. Por supuesto, también hay disponibles osciladores compatibles con AEC-Q100 (HTLPO-AUT y WTLPO-AUT) con todas las características descritas.
La función SoftLevel mejora el comportamiento CEM
El comportamiento CEM de los osciladores de reloj SMD puede mejorarse significativamente con la función SoftLevel mediante el simple ajuste gratuito del
trise y
tfall de la señal de salida, de modo que el desarrollador ya no tiene que tomar medidas costosas para mejorar el comportamiento CEM de su aplicación. Los osciladores de reloj de silicio SMD pueden instalarse inmediatamente en los diseños de placas de circuito impreso existentes. Gracias al rango VDD de 2,25 a 3,63 VDC y a las tolerancias de frecuencia estándar muy ajustadas, también se puede ahorrar mucho dinero en la cualificación, adquisición, gestión y almacenamiento de componentes.
Más información en:
Osciladores de silicio (como los MEMS)
o
Descripción general de los osciladores de silicio
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