Перейти к содержанию

Расширение спектра тактовой частоты (SSCG)

Импульсный преобразователь на 500 кГц излучает узкие пики на этой частоте и её гармониках — именно они проваливают испытания на помехи. Если частоту медленно качать в небольших пределах, энергия тех же пиков распределяется по полосе, и в приёмнике испытательной лаборатории каждый пик выглядит ниже.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Расширение спектра тактовой частоты (SSCG, spread spectrum clock generation) — медленная периодическая модуляция частоты генератора в небольших пределах. Энергия, которая при неподвижной частоте сосредоточена в узких пиках основной частоты и гармоник, распределяется по полосе, и измеренные пики электромагнитных помех становятся ниже.

Пример: понижающий преобразователь TPS54202

TPS54202 работает на фиксированной частоте 500 кГц и всегда расширяет её спектр (SLVSD26C, разд. 6.3.12):

ПараметрЗначение
Номинальная частота fc500 кГц
Отклонение±6 %
fmax530 кГц
fmin470 кГц
Период качания512 тактов = 1,024 мс

Для понижающего преобразователя это значит, что частота переключения и пульсации на выходе тоже немного «гуляют». Если после него стоит чувствительная аналоговая схема, это учитывают при выборе фильтра.

Пример: PLL STM32F4

У STM32F4 модуляцию главной PLL задаёт регистр RCC_SSCGR (RM0090, разд. 6.3.22):

ПолеБитыНазначение
SSCGEN31включить модуляцию
SPREADSEL300 — вокруг номинала, 1 — только вниз
INCSTEP27:13амплитуда профиля
MODPER12:0период модуляции

Регистр пишут до включения PLL или после её выключения, а числовые характеристики — допустимую глубину и частоту модуляции — ST приводит в даташите на конкретный кристалл.

Цена

  • Тактирование становится неравномерным. Модулированный такт — это намеренный джиттер. Интерфейсам с жёсткими допусками на частоту, прежде всего USB, он может мешать.
  • Помеха не исчезает. Общая энергия излучения та же; выигрыш получается в пиковых значениях, которые измеряет приёмник с ограниченной полосой.

Частоты PLL и делители STM32 подбирает калькулятор тактирования.

Частые вопросы

Зачем модулировать частоту, если энергия помехи не уменьшается?

Потому что нормы на помехи измеряют приёмником с ограниченной полосой. Когда частота неподвижна, вся энергия гармоники попадает в одну полосу измерения и даёт высокий пик. Когда частота качается в пределах нескольких процентов, та же энергия распределяется по нескольким полосам, и каждый отсчёт оказывается ниже.

Можно ли включить SSCG на STM32 с USB?

Осторожно. Модуляция в STM32F4 действует на главную PLL (RM0090, RCC_SSCGR), а у STM32F4 с неё же берутся 48 МГц для USB OTG FS, SDIO и RNG. USB требует точной частоты, поэтому для таких проектов модуляцию либо не включают, либо выбирают глубину, совместимую с допусками интерфейса, по даташиту на кристалл.

Чем center spread отличается от down spread?

При центральном расширении частота качается вокруг номинала — то выше, то ниже. При расширении вниз она уходит только ниже номинала, поэтому максимальная частота шины не превышает настроенную. В STM32F4 режим выбирает бит SPREADSEL регистра RCC_SSCGR.

Источники

  1. Texas Instruments. TPS54202 4.5-V to 28-V Input, 2-A Output, EMI Friendly Synchronous Step-Down Converter, SLVSD26C (revised February 2026) — Features: фиксированная частота переключения 500 кГц, расширение спектра частоты для снижения ЭМП; разд. 6.3.12: частота меняется в пределах ±6 % с частотой качания 1/512: fmax = fc × 1,06, fmin = fc × 0,94, период T = 512 / 500 кГц = 1,024 мс
  2. STMicroelectronics. RM0090 Reference manual STM32F405/415, STM32F407/417, STM32F427/437, STM32F429/439, Rev 21 — разд. 6.3.22 и 7.3.22: регистр RCC_SSCGR (смещение 0x80), модуляция доступна только для главной PLL; регистр пишут до включения PLL или после её выключения; бит 31 SSCGEN — включение, бит 30 SPREADSEL — 0 центральное, 1 вниз; биты 27:13 INCSTEP — амплитуда профиля модуляции, биты 12:0 MODPER — период; характеристики SSCG — в даташите на кристалл

Нашли ошибку?

Смотрите также