講講SSC擴頻時鐘

這段時間，會翻一翻PCIe相關協(xié)議規(guī)范，看到不同章節(jié)不同地方會有關于SSC擴頻時鐘的內容，那就講講SSC擴頻時鐘。

SSC，全稱Spread Spectrum Clocking，即擴頻時鐘。由于信號的能量過于集中在其載波頻率位置，導致信號的能量在某一頻點位置處的產(chǎn)生過大的輻射發(fā)射。為了有效地降低EMI輻射，芯片廠家在設計芯片時也給容易產(chǎn)生EMI的信號增加了SSC擴頻時鐘的功能，頻率變化的時鐘，其頻譜能量被分散在一定頻譜范圍上。當前PCIE、SATA、SAS、USB3.0等高速芯片都支持SSC的功能。采用SSC的功能可以有效的降低信號所產(chǎn)生的EMI。

說到擴頻，會想到分頻和倍頻，也有過混淆的情況。分頻和倍頻說的是CPU與總線、外設之間工作頻率的關系。為什么會有分頻、倍頻？是因為有些外部設備達不到CPU的工作頻率，一般情況下，CPU的工作頻率永遠是高于外部設備的，為了協(xié)調CPU與外部設備的工作時序，就只有進行分頻和倍頻處理。

CPU的頻率，即主頻為外頻與倍頻兩者的乘積。

SSC不僅對時鐘振蕩頻率（基波）有抑制作用，對高次諧波（準確地說是基頻的奇次諧波）的峰值也有抑制作用。

SRIS - Separate Refclk Independent SSC. 獨立參考擴頻；

SRNS - Separate Refclk with No SSC。獨立參考無擴頻；

SRNS允許600ppm，而SRIS允許5600ppm（其中SSC允許5000ppm，TX/RX允許600ppm）；

一般芯片支持SRIS也會支持SRNS。

+0%~-0.5%這個說的是擴頻類型。擴頻類型有三種：中心擴頻，向上擴頻還有向下擴頻。由于中心和向上擴頻都會產(chǎn)生超過系統(tǒng)時鐘的頻率，會對系統(tǒng)造成影響，所以一般使用向下擴頻。

30KHz~33KHz這個說的是被調制信號頻率范圍內的變化速度。調制頻率太快，后級的PLL電路可能跟蹤不上，應遠小于源時鐘的頻率，以免引起時序問題（建立/保持時間等）；調制頻率太慢，會產(chǎn)生人耳可識別的聲音的頻率范圍（20Hz~20KHz）音噪。

在實際應用中，調制頻率一般選擇30KHz~33KHz。

后級PLL電路，這里擴充一些。

時鐘展頻只引入非常小的周期間抖動，當展頻的時鐘輸出到下游的PLL時，此時PLL表現(xiàn)為低通濾波器，允許輸入的低頻部分通過，衰減其中的高頻部分。擴頻時鐘輸入PLL時，PLL可能出現(xiàn)無法鎖住頻率的問題。務必確保PLL必須能檢測展頻時鐘的頻率變化并允許展頻時鐘通過。以上取決于PLL的帶寬，如果帶寬太低，PLL可能無法可靠地偵測輸入時鐘，造成偵測偏差，給系統(tǒng)引入更大的Jitter。

PLL 受控變量通常是信號的相位。

一階用于相位變量/ 狀態(tài)，二階是一階的導數(shù)，即頻率。

調制解調器之間任何載波頻率偏移將始終產(chǎn)生恒定的相位滯后，只能通過二階PLL來消除。

調制波形之前也說過，有正弦波，鋸齒波，還有三角波等

三角波調制方式簡單，調制后信號的頻譜比較均勻，調制波形一般采用三角波。

PCIE串行總線3.0速率為8Gbps，規(guī)定擴展率為0~-0.5%，調制頻率為30~33kHz，這樣的要求不但滿足了EMI的衰減要求，同時也為兼顧擴頻時鐘帶來的周期抖動最小化的要求。

SSC是為了系統(tǒng)EMI問題，濾波和屏蔽的方法才是實際工作中常用的解決之道。SSC在實際工作中都是關閉狀態(tài)。這里面有個問題，既然打開對EMI有利，其標準又符合相關抖動Jitter的標準，為什么不將其打開？

SSC也有資料給出時鐘展頻有三個主要的控制參數(shù)：調制速度（Modulation Rate）、調制深度（Modulation Depth）和調制方式（Modulation Profile），里面的理論和知識大同小異，這里就不做展開。




審核編輯：劉清