Современная электроника №4/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2020 режима 1 для первой, второй и тре- тьей гармоник, а на рисунках 9б–9г – спектрограммы, построенные для режима 2 в окрестности их частот с полосой разрешения 100 Гц. Поиск максимумов спектра выполнялся в автоматическом режиме. Как видно из полученных результатов, гармо- ники претерпевают расщепление на отдельные составляющие. Для даль- нейшего анализа результаты оцен- ки амплитуд сведены в таблицу. В данной таблице a n ’ обозначает уро- вень максимальной гармоники в окрестности частоты n × f 0 при нали- чии УД, измеренное значение осла- бления помехоэмиссии составляет V * изм = a n – a n ’. Оценочные значения V * рассчитывались с использованием аппроксимирующего уравнения (10) при γ >> 1. Как следует из таблицы 1, для первой и третьей гармоник разность теорети- ческой и экспериментальной оценок составляет 0,5 и 1,1 дБ при наибольшей разнице в 3,1 дБ для второй гармоники, которая отсутствует в спектре идеали- зированной последовательности пря- моугольных импульсов. Полученное расхождение в оценках эффективно- сти управляющего джиттера определя- ется погрешностями: ● аппроксимирующего уравнения (10), оцениваемой в 1 дБ; ● измерений значений a n и a n ’, которую можно оценить в 1 дБ и обусловлен- ную некоторой неточностью пози- ционирования пробника ближне- го поля. Ожидаемый уровень чётных гар- моник для периодических, например тактовых, сигналов будет находиться в среднем на 15…25 дБ ниже, чем уро- вень предыдущих нечётных гармоник. При использовании уравнения (10) для решения практических задач необхо- димо учитывать, что для чётных гар- моник оно, по-видимому, будет давать более оптимистичные оценки сниже- ния помехоэмиссии. Важно отметить, что собственный джиттер выходного сигнала КГ, выра- женный в разбросе значений периодов сигнала на гистограмме, показанной на рисунке 8а и особенно на рисун- ке 8б, существенно больше вводимой управляемой компоненты, которая даже не выражена в явном виде. Тем не менее спектрограммы, представлен- ные на рисунке 9, убедительно гово- рят в пользу уменьшения помехоэмис- сии при расщеплении гармонических составляющих. Следовательно, исполь- зование УД возможно и в системах с высоким уровнем собственного джит- тера, обеспечивающего значительно больший разброс значений часто- ты, чем управляемая компонента. Это позволяет применять УД, например, в перспективных высокоскоростных интерфейсах и тактовых сигналах, а также ЦУ высокого быстродействия при значительных диэлектрических потерях в печатных платах и пони- женном напряжении электропитания, которые всегда сопровождаются уве- личением джиттера. Таким образом, эффективность использования УД получила практиче- ское подтверждение на примере пери- одических сигналов, реализующих так- тирование в цифровых устройствах. Аналогичная оценка для непериоди- ческих битовых последовательностей требует проведения дополнительных экспериментов. Особенности практической реализации управляемого джиттера в цифровых устройствах Результаты, полученные в теории управляемого джиттера, указывают на основные пути егореализации. Посколь- ку ЦУ обычно имеет внешние подклю- чения с использованием стандартных интерфейсов, то источник УД должен находиться непосредственно в ЦУ. Наиболее простым решением являет- ся использование тактовых генерато- ров с перестраиваемой частотой, при этом синусоидальный сигнал подаётся на управляющий вход тактового гене- ратора. При использовании УД типич- ное значение k лежит в интервале 0,0001…0,01, что даёт возможность сохранить стабильность работы ЦУ. В то же время описанное техническое решение, основанное на зависимости выходной частоты неуправляемых КГ от напряжения питания, нельзя реко- мендовать к широкому практическо- му использованию по причине того, что уменьшение питающего напряже- ния приводит и к снижению выходно- го напряжения КГ сверх допустимого предела, что может стать источником сбоев в работе ЦУ. Для неуправляемых КГ зависимость частоты от напряже- ния питания не всегда является линей- ной. Потому реализация моногармо- нического закона управления тактовой частотой на основе простых схемных решений оказывается затруднённой. Наконец, снижение питающего напря- жения, как это показано в [14], всегда повышает случайный джиттер, что может оказаться неприемлемым для некоторых видов цифровых устройств и интерфейсов. Для реализации УД требуется про- думанное и обоснованное использо- вание специализированной компо- нентой базы. Заключение Использование УД является одним из способов снижения помехоэмис- сии и относится к модификации сиг- налов – самому молодому из направле- ний электромагнитной совместимости. Эффективность использования УД для снижения помехоэмиссии получила теоретическое обоснование и экспери- ментальное подтверждение. Несмотря на то, что такое снижение не является самоцелью при проектировании ЦУ, в ряде случаев оно может стать наибо- лее дешёвым решением при доработ- ке изделий и планировании мероприя- тий по обеспечению электромагнитной совместимости, что и определяет его ценность. Практическое использование УД требует контроля параметров рас- щепления спектра с использованием рассмотренных ранее схем. В ходе при- борного контроля оцениваются пока- затели управляемого и неуправляемо- го джиттера, контролируется снижение уровня спектральных составляющих и глазковые диаграммы (при необ- ходимости). Основным требованием для таких измерений является высо- кое качество реализации соответству- ющих функций средств измерений, которое достигнуто, например, в осцил- лографах серий RTO и RTP компании Rohde&Schwarz. Литература 1. Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействую- Результаты измерений и расчётов для оценки эффективности УД Значение параметра Номинальная частота, МГц (номер гармоники n) 80 (1) 160 (2) 240 (3) a n , дБм –29,3 –54,4 –35,2 a n ’, дБм –31,7 –55,6 –39,8 V * изм , дБ 2,4 1,2 4,6 m 1 2 3 V *, дБ 1,9 4,3 5,7