Spread spectrum
La génération d’horloge à spectre étalé (SSCG) est utilisée dans certains systèmes numériques synchrones, en particulier ceux contenant des microprocesseurs, pour réduire la densité spectrale des interférences électromagnétiques (EMI) que ces systèmes génèrent. Un système numérique synchrone est un système qui est piloté par un signal d’horloge et, en raison de son caractère périodique, a un spectre de fréquences inévitablement étroit. En effet, un signal d’horloge parfait aurait toute son énergie concentrée à une seule fréquence (la fréquence d’horloge désirée) et ses harmoniques. Les systèmes numériques synchrones pratiques émettent de l’énergie électromagnétique sur un certain nombre de bandes étroites réparties sur la fréquence d’horloge et ses harmoniques, ce qui donne un spectre de fréquences qui, à certaines fréquences, peut dépasser les limites réglementaires en matière d’interférences électromagnétiques (par exemple celles de la FCC aux États-Unis, de la JEITA au Japon et de la CEI en Europe).
La synchronisation à étalement de spectre permet d’éviter ce problème en utilisant l’une des méthodes précédemment décrites pour réduire l’énergie rayonnée de crête et, par conséquent, ses émissions électromagnétiques et ainsi se conformer aux réglementations de compatibilité électromagnétique (CEM).
C’est devenu une technique populaire pour obtenir l’approbation réglementaire car elle ne nécessite que de simples modifications de l’équipement. Il est encore plus populaire dans les appareils électroniques portables en raison de vitesses d’horloge plus rapides et de l’intégration croissante d’écrans LCD haute résolution dans des appareils de plus en plus petits. Comme ces dispositifs sont conçus pour être légers et peu coûteux, les mesures électroniques passives traditionnelles pour réduire les interférences électromagnétiques, telles que les condensateurs ou le blindage métallique, ne sont pas viables. Des techniques actives de réduction des IEM telles que la synchronisation à étalement de spectre sont nécessaires dans ces cas.
Cependant, la synchronisation à étalement de spectre, comme d’autres types de changement de fréquence dynamique, peut également créer des défis pour les concepteurs. Le principal parmi ceux-ci est le désalignement de l’horloge / des données, ou l’inclinaison de l’horloge. Par conséquent, une capacité à désactiver la synchronisation de l’étalement de spectre dans les systèmes informatiques est considérée comme utile.
Notez que cette méthode ne réduit pas l’énergie rayonnée totale et que les systèmes ne sont donc pas nécessairement moins susceptibles de provoquer des interférences. La propagation de l’énergie sur une plus grande bande passante réduit efficacement les lectures électriques et magnétiques dans des largeurs de bande étroites. Les récepteurs de mesure typiques utilisés par les laboratoires d’essais CEM divisent le spectre électromagnétique en bandes de fréquences d’environ 120 kHz de large. Si le système testé devait rayonner toute son énergie dans une bande passante étroite, il enregistrerait un pic important. La distribution de cette même énergie dans une bande passante plus large empêche les systèmes de mettre suffisamment d’énergie dans une bande étroite pour dépasser les limites légales. L’utilité de cette méthode en tant que moyen de réduire les problèmes d’interférence réels est souvent débattue, car il est perçu que la synchronisation à étalement de spectre cache plutôt que de résoudre les problèmes d’énergie rayonnée plus élevée par une simple exploitation des failles dans la législation CEM ou les procédures de certification. Cette situation fait en sorte que les équipements électroniques sensibles à une bande passante étroite subissent beaucoup moins d’interférences, tandis que ceux qui sont sensibles à la large bande, ou même qui fonctionnent à d’autres fréquences plus élevées (comme un récepteur radio réglé sur une station différente), subiront plus d’interférences.
Les tests de certification FCC sont souvent effectués avec la fonction d’étalement de spectre activée afin de réduire les émissions mesurées à des limites légales acceptables. Cependant, la fonctionnalité d’étalement de spectre peut être désactivée par l’utilisateur dans certains cas. À titre d’exemple, dans le domaine des ordinateurs personnels, certains rédacteurs de BIOS incluent la possibilité de désactiver la génération d’horloge à spectre étalé en tant que paramètre utilisateur, allant ainsi à l’encontre de l’objet de la réglementation EMI. Cela peut être considéré comme une échappatoire, mais est généralement négligé tant que l’étalement de spectre est activé par défaut.