扩频时钟_时钟发生器_低频sscg架构

一、SSC（扩频时钟）的概念

如下图1所示为一信号在是否具有SSC前后的频谱对比。图中蓝色曲线为没有SSC时候的频谱，浅色的为具有SSC时的频谱。从图中可见，未加SSC时，信号的能量非常集中，且幅度很大；而加了SSC后，信号能量被分散到一个频带范围以内，信号能量的整体幅度也有明显降低，这样信号的EMI辐射发射就将会得到非常有效的抑制。这就是通过使用SSC扩频时钟的方法抑制EMI辐射的基本原理。

使用SSC的方法能在多大程度上抑制EMI辐射和调制后信号能量在多宽频率范围内变化有关，频率变化范围越大，EMI抑制量越大。但这两者需要一个权衡，因为频率变化范围太大会使系统的时序设计带来困难。在Intel的Pentium4处理器中建议此频率变化范围要小于时钟频率的0.8%，如对于100MHZ的时钟，如果按照+/-8%来调制的话，频率的变化范围就是99.2MHZ-100.8MHZ。而对于100MHZ参考时钟的系统工作到100.8MHZ，可能会

图1 SSC扩频时钟的图示

导致处理器超出额定工作频率，带来其它系统工作问题。因此在实际系统工作中一般都采用负向调制（downspeading）以保证时序上的最小周期要求，因此图1中的具有SSC的信号能量变化范围主要集中在信号载频的左侧。当前高速串行数据中比较常用的SSC频率为30KHZ、变调深度为0.5%。扩频时钟为了保证SSC处在规定的工作范围以内，对SSC的测试是非常重要的。

二、SSC（扩频时钟）对信号的影响

SSC会导致信号的频率产生波动。如果以信号的某一个边沿为参考基准，无限的累加波形数据，则应可以观察到因频率的变化而导致的波形边沿位置的变化。如下图2所示的上侧波形为一串行数据的模拟余辉显示，从余辉图中可见，信号边沿随着时间的变化呈现不同程度的变化。图2所示的下侧波形为对上侧模拟余辉波形做水平余辉直方图的结果（F4=Phistogram(F1)），通过直方图的方法将频率的变化反应到纵轴上，可以进一步更加明显的看出信号边沿的变化情况。

图2 频率波动对信号边沿位置的影响（有SSC）

图3 频率波动对信号边沿位置的影响（无SSC）

图4频率波动对信号边沿位置的影响（有SSC）放大后的图示（时基起始点为-75ns）

图5频率波动对信号边沿位置的影响（无SSC）放大后的图示（时基起始点为-75ns）

从上图所示，带有SSC的余辉直方图逐渐呈现三角形的变化，而没有SSC时则理论上应趋于高斯分布。

三、SSC（扩频时钟）的测量

力科示波器中集成了两种常用的方法用于测量SSC。

一种是利用力科示波器中的抖动追踪（track）功能可以很方便的观察和分析信号中的SSC的频率、调制深度等参数，如下图6所示，F1为1Gbps的信号波形，F2为对F1波形频率的追踪，F3是对F2波形的滤波；另外一种是直接利用力科示波器中的SSCTrack函数分析功能，如下图6中的F5是直接用力科示波器中的函数SSCTrack功能进行SSC波形追踪的结果，此功能和对频率进行追踪的功能很类似，相当于将频率追踪、滤波的功能集成到一起，因此F5的运算对象是数据波形F1，且该功能还将信号的频率1GHZ作为一个基准，因而测量得到最大频率和最小频率分别为467.8KHZ和-4.5058MHZ(用第一种的Track功能测得的值为1.000039GHZ和995.351MHZ)，调频宽度为4.9736MHZ（变调深度为0.49736%）。SSC扩频时钟的频率约为30.39KHZ。

图6 SSC扩频时钟的测试

F2和F3的参数设置：

由于SSC波形的频率比较低，约为30KHZ（周期约为33.3us），因此对采集多大的数据量进行分析有一定的要求，如测试中一屏幕采集5个SSC波形周期的话，则总的采集时间长度约为200us，如果设置示波器采样率为20GS/S，那么则需要采集至少4M(200us/50ps)的数据量。

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