Spread spectrum
Die Spread-Spectrum-Clock-Generation (SSCG) wird in einigen synchronen digitalen Systemen, insbesondere solchen, die Mikroprozessoren enthalten, verwendet, um die spektrale Dichte der elektromagnetischen Interferenz (EMI), die diese Systeme erzeugen, zu reduzieren. Ein synchrones digitales System ist eines, das von einem Taktsignal angetrieben wird und aufgrund seiner periodischen Natur ein unvermeidlich enges Frequenzspektrum aufweist. Tatsächlich würde ein perfektes Taktsignal seine gesamte Energie auf eine einzige Frequenz (die gewünschte Taktfrequenz) und seine Harmonischen konzentrieren. Praktische synchrone digitale Systeme strahlen elektromagnetische Energie auf eine Reihe schmaler Bänder ab, die auf der Taktfrequenz und ihren Oberwellen verteilt sind, was zu einem Frequenzspektrum führt, das bei bestimmten Frequenzen die gesetzlichen Grenzwerte für elektromagnetische Störungen überschreiten kann (z. B. die der FCC in den Vereinigten Staaten, JEITA in Japan und die IEC in Europa).
Die Spread-Spectrum-Taktung vermeidet dieses Problem, indem sie eine der zuvor beschriebenen Methoden verwendet, um die Spitzenstrahlungsenergie und damit ihre elektromagnetischen Emissionen zu reduzieren und so die Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) einzuhalten.
Es ist zu einer beliebten Technik geworden, um die behördliche Genehmigung zu erhalten, da nur einfache Gerätemodifikationen erforderlich sind. Es ist in tragbaren Elektronikgeräten aufgrund der schnelleren Taktraten und der zunehmenden Integration hochauflösender LCD-Displays in immer kleinere Geräte noch beliebter. Da diese Bauelemente so konstruiert sind, dass sie leicht und kostengünstig sind, sind herkömmliche passive elektronische Maßnahmen zur Verringerung von EMI, wie Kondensatoren oder Metallabschirmungen, nicht praktikabel. Aktive EMI-Reduktionstechniken wie Spread-Spectrum-Clocking sind in diesen Fällen erforderlich.
Allerdings kann Spread-Spectrum-Taktung, wie andere Arten der dynamischen Frequenzänderung, auch Herausforderungen für Designer schaffen. Das wichtigste davon ist die Takt- / Datenverschiebung oder Taktverschiebung. Folglich wird eine Fähigkeit, die Spread-Spectrum-Taktung in Computersystemen zu deaktivieren, als nützlich angesehen.
Beachten Sie, dass diese Methode die gesamte abgestrahlte Energie nicht reduziert und daher Systeme nicht unbedingt weniger wahrscheinlich Störungen verursachen. Die Verteilung von Energie über eine größere Bandbreite reduziert effektiv elektrische und magnetische Messwerte innerhalb schmaler Bandbreiten. Typische Messempfänger von EMV-Prüflaboren unterteilen das elektromagnetische Spektrum in etwa 120 kHz breite Frequenzbänder. Wenn das zu testende System seine gesamte Energie in einer engen Bandbreite abstrahlen würde, würde es einen großen Peak registrieren. Die Verteilung derselben Energie auf eine größere Bandbreite verhindert, dass Systeme genügend Energie in ein Schmalband stecken, um die gesetzlichen Grenzwerte zu überschreiten. Die Nützlichkeit dieser Methode als Mittel zur Verringerung realer Interferenzprobleme wird häufig diskutiert, da angenommen wird, dass die Spreizspektrumtaktung Probleme mit höherer Strahlungsenergie eher verbirgt als löst, indem einfach Lücken in der EMV-Gesetzgebung oder den Zertifizierungsverfahren ausgenutzt werden. Diese Situation führt dazu, dass elektronische Geräte, die empfindlich auf schmale Bandbreite (en) reagieren, viel weniger Interferenzen erfahren, während solche mit Breitbandempfindlichkeit oder sogar bei anderen höheren Frequenzen (z. B. einem auf einen anderen Sender abgestimmten Funkempfänger) mehr Interferenzen erfahren.
FCC-Zertifizierungsprüfungen werden häufig mit aktivierter Spread-Spectrum-Funktion abgeschlossen, um die gemessenen Emissionen innerhalb akzeptabler gesetzlicher Grenzen zu reduzieren. Die Spread-Spectrum-Funktionalität kann jedoch in einigen Fällen vom Benutzer deaktiviert werden. Im Bereich von Personalcomputern enthalten einige BIOS-Schreiber beispielsweise die Möglichkeit, die Spread-Spectrum-Taktgenerierung als Benutzereinstellung zu deaktivieren, wodurch das Ziel der EMI-Vorschriften zunichte gemacht wird. Dies kann als Lücke angesehen werden, wird jedoch im Allgemeinen übersehen, solange Spread-Spectrum standardmäßig aktiviert ist.