Spettro di diffusione
Spread-spectrum clock Generation (SSCG) è utilizzato in alcuni sistemi digitali sincroni, in particolare quelli contenenti microprocessori, per ridurre la densità spettrale delle interferenze elettromagnetiche (EMI) che questi sistemi generano. Un sistema digitale sincrono è uno che è guidato da un segnale di clock e, a causa della sua natura periodica, ha uno spettro di frequenza inevitabilmente stretto. Infatti, un segnale di clock perfetto avrebbe tutta la sua energia concentrata ad una singola frequenza (la frequenza di clock desiderata) e le sue armoniche. Pratici sistemi digitali sincroni irradiano energia elettromagnetica su un certo numero di bande strette diffuse sulla frequenza di clock e le sue armoniche, risultando in uno spettro di frequenza che, a determinate frequenze, può superare i limiti normativi per le interferenze elettromagnetiche (ad esempio quelli della FCC negli Stati Uniti, JEITA in Giappone e IEC in Europa).
Lo spread-spectrum clocking evita questo problema utilizzando uno dei metodi precedentemente descritti per ridurre l’energia irradiata di picco e, quindi, le sue emissioni elettromagnetiche e quindi rispettare le normative sulla compatibilità elettromagnetica (EMC).
È diventata una tecnica popolare per ottenere l’approvazione normativa perché richiede solo una semplice modifica delle apparecchiature. È ancora più popolare nei dispositivi elettronici portatili a causa della maggiore velocità di clock e della crescente integrazione di display LCD ad alta risoluzione in dispositivi sempre più piccoli. Poiché questi dispositivi sono progettati per essere leggeri e poco costosi, le misure elettroniche passive tradizionali per ridurre l’EMI, come i condensatori o la schermatura metallica, non sono praticabili. In questi casi sono necessarie tecniche di riduzione EMI attive come il clock a spettro diffuso.
Tuttavia, il clock a spettro diffuso, come altri tipi di cambio di frequenza dinamico, può anche creare sfide per i progettisti. Il principale tra questi è il disallineamento dell’orologio / dati o l’inclinazione dell’orologio. Di conseguenza, la possibilità di disabilitare il clock a spettro diffuso nei sistemi informatici è considerata utile.
Si noti che questo metodo non riduce l’energia totale irradiata, e quindi i sistemi non sono necessariamente meno probabilità di causare interferenze. La diffusione dell’energia su una larghezza di banda maggiore riduce efficacemente le letture elettriche e magnetiche all’interno di larghezze di banda strette. I ricevitori di misura tipici utilizzati dai laboratori di prova EMC dividono lo spettro elettromagnetico in bande di frequenza larghe circa 120 kHz. Se il sistema in prova dovesse irradiare tutta la sua energia in una larghezza di banda stretta, registrerebbe un grande picco. Distribuire questa stessa energia in una larghezza di banda maggiore impedisce ai sistemi di mettere abbastanza energia in una banda stretta per superare i limiti di legge. L’utilità di questo metodo come mezzo per ridurre i problemi di interferenza nella vita reale è spesso dibattuta, poiché si ritiene che il clocking dello spettro diffuso nasconda piuttosto che risolvere i problemi di energia irradiata più elevata sfruttando semplicemente le lacune nella legislazione o nelle procedure di certificazione dei CEM. Questa situazione si traduce in apparecchiature elettroniche sensibili alla larghezza di banda stretta(s) sperimentando molto meno interferenze, mentre quelli con sensibilità a banda larga, o anche operato ad altre frequenze più alte (come ad esempio un ricevitore radio sintonizzato su una stazione diversa), sperimenteranno più interferenze.
I test di certificazione FCC sono spesso completati con la funzione spread-spectrum abilitata al fine di ridurre le emissioni misurate entro limiti legali accettabili. Tuttavia, la funzionalità spread-spectrum può essere disabilitata dall’utente in alcuni casi. Ad esempio, nell’area dei personal computer, alcuni scrittori di BIOS includono la possibilità di disabilitare la generazione di clock a spettro diffuso come impostazione utente, sconfiggendo così l’oggetto dei regolamenti EMI. Questo potrebbe essere considerato una scappatoia, ma è generalmente trascurato fino a quando spread-spectrum è abilitato di default.