電子回路

無線妨害波のCISPR規格対策 スペクトラム拡散クロックIC

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製品開発をしていると、マイコン等のクロックの逓倍周波数によって、無線妨害波のCISPR規格をオーバーすることがあります。

この周波数帯域は、配線のシールドやフェライトコアで簡単に落とすことができません。

また、対策したと思っても、ちょっとした配線変更や、部品配置でまた元に戻ってしまうこともあり、一筋縄ではいきません。

こんな時は、スペクトラム拡散クロックICを使うとその出力を簡単に規格内に収めることができるばかりでなく、対策部品も削除することができるかもしれません。

スペクトラム拡散クロックICを使用した場合と、使用しない場合の波形を下に示します。

スペクトラムを見ると、ピークの周波数に対して、周波数が周辺に拡散し、ピークレベルが落ちています。

さて、このスペクトラム拡散クロックICの一例をルネサスエレクトロニクスのIDT5P50911を使って確認してみましょう。

ICのピン配置は以下の図の通りです。

ICの構成図は下記です。

ICの外部に元となる発振子を接続します。

スペクトラム拡散の程度は下の表に示すようにSO,S1の端子を使って設定が可能です。

基本は発振子の周波数に対して上下に拡散させますが、発振子の周波数を上限として下ぶれさせる方法もあります。

これは、クロック供給先ICの上限周波数の関係で、元となる発振子の周波数以上の信号を与えられない時に使用されます。

ただし、この方法では、クロックの平均周波数が下がるため、マイコンでタイマーをプログラムしている場合は、タイマー時間がわずかに伸びるので注意が必要です。

スペクトラム拡散は、基本周波数(発振子の周波数)に対して十分に低い、下のような三角波でFM変調を行うことで実現されています。

例では、基本周波数が20MHzに対して、変調周波数を2kHzにしています。

拡散度は、変調波形の振幅によって決まります。

三角波がy軸の+側にあるときは、(基本周波数+α)に、-側にあるときは(基本周波数-α)の変調が行われます。

+方向にも、-方向にも基本周波数に対して均等に拡散されるので、全体平均では基本周波数となり、このクロックを使用したタイマーは、誤差なく操作します。

とても使い易いICなのですが、トラブルが起こってから実装するとなると、一旦、プリント基板を変更する必要があるため、緊急を要するときにはなかなか導入しづらい面もあります。

早めに妨害波を測定し、設計の上流で対策することで、対策にかかる時間を短縮することが可能です。

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