數字電子系統(tǒng)使我們生活豐富多彩，但數字時鐘信號也扮演著“反面角色”，即噪聲傳導源電纜）或產生EMI。潛噪聲問題，電子產品需要相關標準測試，以確保符合EMI標準。能夠非靜音情況下消除諧波噪聲擴頻振蕩器技術逐漸成為汽車電子儀表、駕駛員與乘客輔助電子產品開發(fā)關注焦點。 

        擴頻技術能夠很好滿足FCC規(guī)范和EMI兼容性要求，EMI兼容性好壞很大程度上依賴于測量技術通帶指標。擴頻振蕩器從根本上解決了峰值能量高度集中問題，這些能量分布噪聲基底內，降低了系統(tǒng)對濾波和屏蔽需求，同時也帶來了其他一些好處。 
 高品質多媒體、音頻、視頻及無線系統(tǒng)當今汽車電子產品中所占份額越來越大，設計人員不不考慮分布這些子系統(tǒng)敏感頻段射頻（RF）能量。高品質無線裝置，是否能夠消除RF峰值能量直接決定了方案有效性。 
         多年以來，無線通信產品利用“頻率調節(jié)”技術避免電源開關噪聲影響，這種無線裝置能夠與供電電源進行通信，使電源指令改變其開關頻率，將能量峰值搬移到調諧器輸入頻段以外?，F代汽車電子產品中，干擾源數量增多，很難保證系統(tǒng)之間協(xié)同工作，這種情況設備天線多樣化以及對新添子系統(tǒng)放置位置限制變更為復雜。 
        擴頻振蕩器數字音頻、免提接口等系統(tǒng)中具有*優(yōu)勢，這些系統(tǒng)一般采用編解碼器改善音頻質量，編解碼器與蜂窩或其它信息處理終端之間數字接口連接，利用“抖動”（擴頻）振蕩器作為編解碼器時鐘源，能夠非靜音情況下消除諧波噪聲。這種技術采用了開關電容編解碼器多媒體系統(tǒng)中很常見。抑制諧波噪聲外，SS振蕩器能夠將能量峰值降至噪聲基底以內，無線跳頻網絡中可減小落入信道內干擾。 
        下一代汽車電子產品中，幾乎所有子系統(tǒng)都傾向于利用SS時鐘技術改善系統(tǒng)性能，降低EMI。針對這種應用，Maxim/Dallas推出了全硅振蕩器，這種振蕩器能夠可靠啟振，具有抗震性。其成本與陶瓷諧振器相比競爭力，振蕩頻率從幾千赫茲到幾十兆赫茲。 
 汽車電子產品設計考慮 
        有效控制EMI是電子工程師產品設計中所面臨關鍵問題。數字系統(tǒng)時鐘是產生EMI重要“源頭”，主要原因是：時鐘一般系統(tǒng)中具有zui高頻率，常常是周期性方波，時鐘引線長度通常也是系統(tǒng)布線中zui長。時鐘信號頻譜包括基波和諧波，諧波成份幅度頻率升高而降低。系統(tǒng)中其它信號（位于數據或址總線上信號）與時鐘同步頻率刷新，但數據刷新動作發(fā)生不確定時間間隔，彼此之間不相關。由此產生噪聲頻譜占有較寬頻帶，噪聲幅度也遠遠低于時鐘產生噪聲幅度。這些信號產生總噪聲能量遠遠高于時鐘噪聲能量，但它對EMI測試影響非常小。EMI測試關注是zui高頻譜功率密度幅度，而總輻射量。  實際應用中可以濾波、屏蔽以及良好PC板布局改善EMI指標。，增加濾波器和屏蔽會提高系統(tǒng)成本，線路板布局需要花費很長時間。解決EMI問題另一途徑是直接從噪聲源（通常是時鐘振蕩器）入手，產生隨時間改變時鐘頻率可以很容易降低基波和諧波幅度。時鐘信號能量是一定，頻率變化時鐘展寬了頻譜，也降低了各諧波分量能量。產生這種時鐘簡單方法是用三角波調制一個壓控振蕩器（VCO），所到時鐘頻譜范圍三角波幅度增大而增大。實際應用中需合理選擇三角波重復周期，三角波頻率較低時會電源向模擬子系統(tǒng)產生耦合噪聲；選擇頻率過高三角波，則會干擾數字電路。 
         利用擴頻振蕩器作為微處理器時鐘源時，須確認微處理器能夠接受時鐘占控比、上升/下降時間以及其他時鐘源頻率變化所造成參數容差。當振蕩器作為系統(tǒng)參考時鐘使用時（實時時鐘或實時監(jiān)測等），頻率變化可能導致較大誤差。 許多便攜式消費類產品帶有射頻功能，如蜂窩，擴頻技術這類產品中開關電源非常有利。射頻電路（特別VCO）電源噪聲非常敏感，但便攜式產品延長電池使用壽命必須使用開關電源，以提供電壓轉換。開關電源具有與時鐘振蕩器相同噪聲頻譜，，噪聲可以直接耦合到射頻電路，影響系統(tǒng)性能指標。帶有外同步功能升壓轉換器（如MAX1703）可以用一個擴頻時鐘控制它振蕩頻率，該方案與自激振蕩升壓轉換器噪聲頻譜（圖3）相比能夠改善系統(tǒng)性能（圖4）。自激振蕩升壓轉換器諧波整個10MHz范圍內都具有較大能量，而擴頻方案則將諧波分量幅度降低到噪聲基底以內。值注意是，總噪聲能量是固定，擴頻后使噪聲基底有所上升。  為時鐘源加入抖動之前，需要考慮以下幾個問題：需要采用何種“加抖”波形？所允許zui大時鐘偏移是多少？需要多大抖動速率？限制抖動速率因素是什么？以下就這些問題展開討論。 
 “加抖”波形 
        為確保時鐘信號能夠被系統(tǒng)所接受，時鐘抖動范圍一般比較?。?lt;10％）。這樣，“加抖”過程與窄帶FM調制非常類似。相應調制理論給出了抖動波形與頻譜結果之間簡單關系，即：時鐘頻率“概率密度函數”與抖動時鐘輸出頻譜具有相同形狀，鋸齒波是一種常見“加抖”波形，每個加抖周期可以準確進入每個頻點兩次。每個頻點出現時間比例相同，，概率密度函數整個頻率調節(jié)范圍內頻率變化而保持一個常數，到均勻概率分布。這種抖動波形頻譜相同，頻譜能量均勻分布一個較窄頻段，所允許（Fmax-Fmin）頻率范圍來說，這種頻譜分布是*，它每個頻點所到頻譜能量是zui低。 
       這種頻譜也可以利用偽隨機頻率抖動器獲，這種方式通常是產生一個長序列頻率，并以一定間隔重復，每個頻點一個周期只出現一次，所到概率密度分布也是均勻，與三角抖動器相同。這種方式通常用于其他領域。 
 頻譜衰減 
       考察一個抖動時鐘電路好壞，主看窄帶頻譜中每個頻點能量相單音時鐘能量降低了多少。以下觀點有助于理解擴頻頻譜能量：1、從單音到抖動時鐘轉換不會改變時鐘能量，加抖后單音時鐘能量被分布一個較寬頻帶內。2、周期性“加抖”時鐘頻譜由以“加抖”頻率（Fd）為間隔諧波組成。下式將單音功率均分到整個抖動諧波頻段： 
 VRMS（dB）=20log[sqrt（*Vu2）] 
 =10log[]+20log[Vu] 
 式中：F0是加抖之前頻率，a是相非抖動頻率抖動系數，Vu是抖動時鐘頻帶內每個頻譜RMS電壓。由此可以到窄帶頻段內頻譜能量衰減為： 
 頻譜衰減=10log[]. 
 上述方程表明：允許抖動時鐘帶寬（a*F0）內產生頻譜諧波分量越多，頻譜能量就越低。作為一個例子，我們可以考察一下DS1086可編程時鐘發(fā)生器抖動結構，DS1086電路中，a=0.04，F0=100MHz，Fd=F0/2048，，DS1086頻譜衰減為19.1dB。 
 注意，增大抖動系數（a）可以達到與降低“加抖”速率相同目。另外，該等式既適用于三角波加抖，也適用于偽隨機加抖，它們具有相同分布。 
 抖動限制 
       實際應用中一些因素會限制頻譜能量衰減量，首先，抖動改變了系統(tǒng)定時，存頻率不穩(wěn)定性，據此，系統(tǒng)定義了對參數“a”限制。產生抖動時鐘電路也會限制“加抖”速率，帶有鎖相環(huán)或其它控制環(huán)路（如DS1086）系統(tǒng)，“加抖”控制電壓受控制環(huán)路帶寬限制。否則，抖動控制分布函數將轉變成高斯函數，所到頻譜能量將主要集中非抖動時鐘頻率附近。 三角波抖動時鐘結構主頻其抖動速率處，而偽隨機抖動時鐘結構要求頻帶高于抖動模板速率，頻率可以從zui小值跳到zui大值，而三角波模板中頻率是連續(xù)遞增。環(huán)路帶寬與抖動速率之間存以下近似關系： 
 環(huán)路帶寬>3（三角形模板速率） 
 環(huán)路帶寬>3（偽隨機模板速率） 
        環(huán)路帶寬固定時，三角波模板能夠支持較高抖動頻率。抖動速率必須比干擾（以頻率抖動形式出現）窄帶檢測快，相同檢測時間，三角波模板抖動速率要比偽隨機模板更高一些。抖動檢測時間直接影響了zui低抖動速率，干擾信號頻帶取決于具體應用，抖動頻率沒有一個確定下限限制。抖動頻率下限另一考慮是抖動速率本身產生帶外噪聲。線性系統(tǒng)，三角波抖動器不會抖動速率處產生諧波。，非線性電路拾取了時鐘信號，將會產生一些所不希望頻譜成分，低抖動頻率被混頻后產生位于有效工作頻段干擾信號。 
        擴頻技術并不用于取代傳統(tǒng)EMI抑制技術，如：濾波、屏蔽和良好線路板布局。該技術能夠從根本上改善系統(tǒng)性能，特別是子系統(tǒng)或外設易受峰值能量干擾設備。汽車產品或家庭娛樂設備中能夠大大降低射頻/TV干擾。良好PCB布局是系統(tǒng)正常運行基本保障，擴頻時鐘則有助于系統(tǒng)EMI認證，可以減少系統(tǒng)對濾波、屏蔽需求，降低系統(tǒng)成本。