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用扩频调制实现多相振荡器

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:574

引言

凌特公司新推出的ltc6902是一款可提供多达四个输出相位的精确、易用,且可采用电阻器进行设置的振荡器。利用一个外部电阻器可设置5khz至20mhz范围内的任何频率,精度和温度稳定性分别达到了1.5%和40ppm/℃。借助扩频调制(ssfm)和伪随机噪声(prn)技术可把开关稳压器引起的峰值emi降低20db。多相输出可在分布式电源系统中对多达四个稳压器实施同步处理,压缩了所需输入电容器的外形尺寸,并进一步降低了峰值emi。ltc6902广泛应用在开关电源参考时钟,便携式的电池供电设备,蜂窝电话及时钟开关电容滤波器中。


ltc6902的特点及引脚功能

ltc6902多相振荡器包含有比较器,主振荡器,分频比为n可编程分频器,四输出的多相电路,9bit移位寄存器,dac及电流反射电路等。ltc6902的功能框图如图1所示,其外引脚功能如表1所示。

ltc6902的特点

1)1至4个时钟输出相位;

2)0-100%扩频调制以改善emc的性质;

3)频率范围为5khz~20mhz;

4)采用一个外部电阻器(rset)来设置任何频率;

5)采用一个外部电阻器(rmod)来设置频率扩展;

6)400ma供电电流,vs = 3v,1mhz;

7)5khz ~ 10mhz范围内,频率误差≤1.5%(ta = 25℃)

8)5khz ~ 10mhz范围内,频率误差≤2%(ta = 0℃ ~ 70℃);

9)温度稳定性达 40ppm/℃;

10)快速起动时间:50ms ~ 1.5ms;

11)100w coms驱动输出;

12)工作电压范围为2.7v至5.5v;

13)msop-10封装。

ltc6902引脚说明

ltc6902在应用设计中的设置及要求

选择分频器的设置及rset的值

ltc6902主振荡器的频率范围为0.1mhz~20mhz,但是若其电源电压低于4v ,控制频率高于10mhz ,则精度要受到影响。可编程分频器欲扩展频率大于30mhz,则需要对多相模式进行合理的选择。ltc6902的主振荡器涵盖了200:1的范围,而可编程分频器有10:1的步进(1,10,100)。这个宽频率范围外加上部分可编程分频器,至少有两种解决方案,适应于任何所要求的输出频率。

应用扩频调制(ssfm)选择最高的分频设置,使主振荡器在最高频率上运行。伪随机信号发生器由主振荡器的时钟控制,在信号的快速传送中,emc的性能得到很大的改善。表2介绍了应用ssfm的每一个分频设置所对应的输出频率(fout)范围。

注意:20mhz最高频率所对应的电源电压为5v。在低电压2.7v≤ v+ ≤ 4v时,最高额定输出频率为10mhz,表中所有频率均减半。

对于固定频率输出,ssfm不适用。为了使时钟抖动最小,设置分频器达最高位置以得到最佳工作状态。这里分频器减小了主振荡器的抖动,分频比越高,主振荡器的抖动越小;但为了得到最高频率精度,可编程分频器最好工作在最低的设置上,这样主振荡器工作在最低频率上,频率越低,精度越高,功率也越低。图2显示了与输出频率对应的峰峰抖动曲线图(m=1,2-相模式)。在频率精度和抖动两者之间折衷选取,表3列出了每一个分频设置所对应的输出频率范围,在连续频率应用中,频率精度是最主要的条件。

注意:最高频率是20mhz,所对应的电源电压为5v。10mhz应用于低电压(2.7v≤ v+≤4v )。

在一些应用中,多相电路也用于强制主振荡器工作在较高频或较低频上。如果该应用要求单一的时钟源,多相电路可能被设置在任何一个给定的模式下,或是最高分频比,或是最低分频比,这样就得到最高或最低主振荡器频率。另外,如应用中要求两相,可选择4-相模式,仅以out1和out3输出(或选择out2和out4输出)。

例如,用四种方法可获得一个500khz,表4 获得500khz,2-相的时钟信号。表4列出了一些解决方案。在ssfm应用中,体现最佳emc性能的首选的解决方案是以主振荡器的频率为20mhz作为最终的选择。在固定频率应用中,首选的解决方案是以主振荡器频率为500khz作为初始的选择。

选择合适的分频设置,确定恰当的频率设置电阻。在振荡周期和阻抗之间由于线性关系,满足下列关系:


在多相模式及分频器为固定的频率应用中,选择合适的rset,应用ssfm使最大频率偏移fmax等于fout 。

设置扩频调制扩展百分比

设置ltc6902的扩频调制百分比比较简单,这里可编程分频器和多模选择对扩展百分比没有影响。计算rset的值以满足fmax和扩展的需要,rmod值由下式决定:

(略)

(注意:固定频率应用时,不需要rmod,可连接mod端至gnd,ssfm失去作用。)

其中扩展百分比由下式决定:

(略)

这里fmax是最大频偏(由rset设置),fmim是最小频偏。
例如:一个4-相,以20%扩展的500khz时钟(如图3所示)。

连接ph端至v+→ 选择4-相模式,m=4

断开div端 n=10
rset =10k→设置fout =fmax =500khz

rmod=10k→设置扩展至20%

rmod的阻值范围与rset的相同,在10k~400k 之间,ltc6902可扩展10%~40%。其下限由内部偏移和失配设定

引言

凌特公司新推出的ltc6902是一款可提供多达四个输出相位的精确、易用,且可采用电阻器进行设置的振荡器。利用一个外部电阻器可设置5khz至20mhz范围内的任何频率,精度和温度稳定性分别达到了1.5%和40ppm/℃。借助扩频调制(ssfm)和伪随机噪声(prn)技术可把开关稳压器引起的峰值emi降低20db。多相输出可在分布式电源系统中对多达四个稳压器实施同步处理,压缩了所需输入电容器的外形尺寸,并进一步降低了峰值emi。ltc6902广泛应用在开关电源参考时钟,便携式的电池供电设备,蜂窝电话及时钟开关电容滤波器中。


ltc6902的特点及引脚功能

ltc6902多相振荡器包含有比较器,主振荡器,分频比为n可编程分频器,四输出的多相电路,9bit移位寄存器,dac及电流反射电路等。ltc6902的功能框图如图1所示,其外引脚功能如表1所示。

ltc6902的特点

1)1至4个时钟输出相位;

2)0-100%扩频调制以改善emc的性质;

3)频率范围为5khz~20mhz;

4)采用一个外部电阻器(rset)来设置任何频率;

5)采用一个外部电阻器(rmod)来设置频率扩展;

6)400ma供电电流,vs = 3v,1mhz;

7)5khz ~ 10mhz范围内,频率误差≤1.5%(ta = 25℃)

8)5khz ~ 10mhz范围内,频率误差≤2%(ta = 0℃ ~ 70℃);

9)温度稳定性达 40ppm/℃;

10)快速起动时间:50ms ~ 1.5ms;

11)100w coms驱动输出;

12)工作电压范围为2.7v至5.5v;

13)msop-10封装。

ltc6902引脚说明

ltc6902在应用设计中的设置及要求

选择分频器的设置及rset的值

ltc6902主振荡器的频率范围为0.1mhz~20mhz,但是若其电源电压低于4v ,控制频率高于10mhz ,则精度要受到影响。可编程分频器欲扩展频率大于30mhz,则需要对多相模式进行合理的选择。ltc6902的主振荡器涵盖了200:1的范围,而可编程分频器有10:1的步进(1,10,100)。这个宽频率范围外加上部分可编程分频器,至少有两种解决方案,适应于任何所要求的输出频率。

应用扩频调制(ssfm)选择最高的分频设置,使主振荡器在最高频率上运行。伪随机信号发生器由主振荡器的时钟控制,在信号的快速传送中,emc的性能得到很大的改善。表2介绍了应用ssfm的每一个分频设置所对应的输出频率(fout)范围。

注意:20mhz最高频率所对应的电源电压为5v。在低电压2.7v≤ v+ ≤ 4v时,最高额定输出频率为10mhz,表中所有频率均减半。

对于固定频率输出,ssfm不适用。为了使时钟抖动最小,设置分频器达最高位置以得到最佳工作状态。这里分频器减小了主振荡器的抖动,分频比越高,主振荡器的抖动越小;但为了得到最高频率精度,可编程分频器最好工作在最低的设置上,这样主振荡器工作在最低频率上,频率越低,精度越高,功率也越低。图2显示了与输出频率对应的峰峰抖动曲线图(m=1,2-相模式)。在频率精度和抖动两者之间折衷选取,表3列出了每一个分频设置所对应的输出频率范围,在连续频率应用中,频率精度是最主要的条件。

注意:最高频率是20mhz,所对应的电源电压为5v。10mhz应用于低电压(2.7v≤ v+≤4v )。

在一些应用中,多相电路也用于强制主振荡器工作在较高频或较低频上。如果该应用要求单一的时钟源,多相电路可能被设置在任何一个给定的模式下,或是最高分频比,或是最低分频比,这样就得到最高或最低主振荡器频率。另外,如应用中要求两相,可选择4-相模式,仅以out1和out3输出(或选择out2和out4输出)。

例如,用四种方法可获得一个500khz,表4 获得500khz,2-相的时钟信号。表4列出了一些解决方案。在ssfm应用中,体现最佳emc性能的首选的解决方案是以主振荡器的频率为20mhz作为最终的选择。在固定频率应用中,首选的解决方案是以主振荡器频率为500khz作为初始的选择。

选择合适的分频设置,确定恰当的频率设置电阻。在振荡周期和阻抗之间由于线性关系,满足下列关系:


在多相模式及分频器为固定的频率应用中,选择合适的rset,应用ssfm使最大频率偏移fmax等于fout 。

设置扩频调制扩展百分比

设置ltc6902的扩频调制百分比比较简单,这里可编程分频器和多模选择对扩展百分比没有影响。计算rset的值以满足fmax和扩展的需要,rmod值由下式决定:

(略)

(注意:固定频率应用时,不需要rmod,可连接mod端至gnd,ssfm失去作用。)

其中扩展百分比由下式决定:

(略)

这里fmax是最大频偏(由rset设置),fmim是最小频偏。
例如:一个4-相,以20%扩展的500khz时钟(如图3所示)。

连接ph端至v+→ 选择4-相模式,m=4

断开div端 n=10
rset =10k→设置fout =fmax =500khz

rmod=10k→设置扩展至20%

rmod的阻值范围与rset的相同,在10k~400k 之间,ltc6902可扩展10%~40%。其下限由内部偏移和失配设定

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