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　　本文就將SSC的基本概念、SSC的測試測量方法做一介紹。 關(guān)鍵詞： 力科 SSC 擴(kuò)頻時鐘 EMI 眼圖 一、SSC(擴(kuò)頻時鐘)的概念 如下圖1所示為一信號在是否具有SSC前后的頻譜對比。圖中藍(lán)色曲線為沒有SSC時候的頻譜，淺色的為具有SSC時的頻譜。從圖中可見，未加SSC時，信號的能量非常集中，且幅度很大;而加了SSC后，信號能量被分散到一個頻帶范圍以內(nèi)，信號能量的整體幅度也有明顯降低，這樣信號的EMI輻射發(fā)射就將會得到非常有效的抑制。這就是通過使用SSC擴(kuò)頻時鐘的方法抑制EMI輻射的基本原理。

　　使用SSC的方法能在多大程度上抑制EMI輻射和調(diào)制后信號能量在多寬頻率范圍內(nèi)變化有關(guān)，頻率變化范圍越大，EMI抑制量越大。但這兩者需要一個權(quán)衡，因為頻率變化范圍太大會使系統(tǒng)的時序設(shè)計帶來困難。在Intel的Pentium4處理器中建議此頻率變化范圍要小于時鐘頻率的0.8%，如對于100MHZ的時鐘，如果按照+/-8%來調(diào)制的話，頻率的變化范圍就是99.2MHZ-100.8MHZ。而對于100MHZ參考時鐘的系統(tǒng)工作到100.8MHZ，可能會

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　　圖1 SSC擴(kuò)頻時鐘的圖示

　　導(dǎo)致處理器超出額定工作頻率，帶來其它系統(tǒng)工作問題。因此在實際系統(tǒng)工作中一般都采用負(fù)向調(diào)制(downspeading)以保證時序上的最小周期要求，因此圖1中的具有SSC的信號能量變化范圍主要集中在信號載頻的左側(cè)。當(dāng)前高速串行數(shù)據(jù)中比較常用的SSC頻率為30KHZ、變調(diào)深度為0.5%。為了保證SSC處在規(guī)定的工作范圍以內(nèi)，對SSC的測試是非常重要的。 二、SSC(擴(kuò)頻時鐘)對信號的影響 SSC會導(dǎo)致信號的頻率產(chǎn)生波動。如果以信號的某一個邊沿為參考基準(zhǔn)，無限的累加波形數(shù)據(jù)，則應(yīng)可以觀察到因頻率的變化而導(dǎo)致的波形邊沿位置的變化。如下圖2所示的上側(cè)波形為一串行數(shù)據(jù)的模擬余輝顯示，從余輝圖中可見，信號邊沿隨著時間的變化呈現(xiàn)不同程度的變化。圖2所示的下側(cè)波形為對上側(cè)模擬余輝波形做水平余輝直方圖的結(jié)果(F4=Phistogram(F1))，通過直方圖的方法將頻率的變化反應(yīng)到縱軸上，可以進(jìn)一步更加明顯的看出信號邊沿的變化情況

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　　圖2 頻率波動對信號邊沿位置的影響(有SSC)

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　　圖3 頻率波動對信號邊沿位置的影響(無SSC)

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　　圖4頻率波動對信號邊沿位置的影響(有SSC)放大后的圖示(時基起始點為-75ns)

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　　圖5頻率波動對信號邊沿位置的影響(無SSC)放大后的圖示(時基起始點為-75ns) 從上圖所示，帶有SSC的余輝直方圖逐漸呈現(xiàn)三角形的變化，而沒有SSC時則理論上應(yīng)趨于高斯分布。 三、SSC(擴(kuò)頻時鐘)的測量 力科示波器中集成了兩種常用的方法用于測量SSC。

　　一種是利用力科示波器中的抖動追蹤(track)功能可以很方便的觀察和分析信號中的SSC的頻率、調(diào)制深度等參數(shù)，如下圖6所示，F(xiàn)1為1Gbps的信號波形，F(xiàn)2為對F1波形頻率的追蹤，F(xiàn)3是對F2波形的濾波;另外一種是直接利用力科示波器中的SSCTrack函數(shù)分析功能，如下圖6中的F5是直接用力科示波器中的函數(shù)SSCTrack功能進(jìn)行SSC波形追蹤的結(jié)果，此功能和對頻率進(jìn)行追蹤的功能很類似，相當(dāng)于將頻率追蹤、濾波的功能集成到一起，因此F5的運算對象是數(shù)據(jù)波形F1，且該功能還將信號的頻率1GHZ作為一個基準(zhǔn)，因而測量得到最大頻率和最小頻率分別為467.8KHZ和-4.5058MHZ(用第一種的Track功能測得的值為1.000039GHZ和995.351MHZ)，調(diào)頻寬度為4.9736MHZ(變調(diào)深度為0.49736%)。SSC擴(kuò)頻時鐘的頻率約為30.39KHZ。

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　　圖6 SSC擴(kuò)頻時鐘的測試 F2和F3的參數(shù)設(shè)置：

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　　圖7 F2對F1的頻率進(jìn)行追蹤設(shè)置

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　　圖8 F3對F2進(jìn)行抽點和濾波設(shè)置(濾波之前先對波形進(jìn)行抽點運算，可提高速度和更為平滑的進(jìn)行濾波)

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　　圖9 F5對F1進(jìn)行SSCTrack的設(shè)置

　　由于SSC波形的頻率比較低，約為30KHZ(周期約為33.3us)，因此對采集多大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行分析有一定的要求，如測試中一屏幕采集5個SSC波形周期的話，則總的采集時間長度約為200us，如果設(shè)置示波器采樣率為20GS/S，那么則需要采集至少4M(200us/50ps)的數(shù)據(jù)量。 上述提到的Track功能是指某一參數(shù)(如本例中的頻率)的變化范圍表示在縱軸上，由于這一參數(shù)是隨著時間的變化而變化的，因此通過Track圖可以觀察到參數(shù)隨著時間的變化情況，具體可參見力科相關(guān)的介紹文檔。如下圖10所示對時鐘周期的追蹤示意圖：

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　　圖10 時鐘周期參數(shù)的追蹤(Track)圖 四、帶有SSC(擴(kuò)頻時鐘)的串行數(shù)據(jù)的眼圖測量 SSC的使用會影響到串行數(shù)據(jù)眼圖的測量效果，因此在進(jìn)行信號眼圖測量驗證時需要選擇合適的鎖相環(huán)。如使用一階的FC Golden PLL測量帶有SSC的SATA眼圖結(jié)果如圖11左圖所示，眼圖觸碰到了信號模板，這是由于一階PLL不能跟蹤SSC帶來的頻率變化。采用二階PLL測量出的眼圖結(jié)果如圖11右圖所示，這使得在有SSC時能測量出有意義的眼圖結(jié)果。 有些芯片不能關(guān)閉SSC功能，那么這時候采用二階PLL的方式仍然能判斷出信號的質(zhì)量。所以在有SSC時要注意串行數(shù)據(jù)眼圖的PLL設(shè)置。

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　　圖11 帶SSC的SATA信號帶分別使用一階和二階PLL設(shè)置時的眼圖測試

　　五、小結(jié)

本文簡要介紹了SSC擴(kuò)頻時鐘的基本概念以及如何使用力科示波器進(jìn)行信號的擴(kuò)頻時鐘的測試。由于當(dāng)今電路系統(tǒng)中的信號速率越來越高，因此EMI問題也越來越普遍，因此在最新的一些高速串行數(shù)據(jù)規(guī)范中，如USB3.0、PCIE3.0等都特別強(qiáng)調(diào)了SSC的測試。力科示波器中的余輝直方圖(Phistogram)和參數(shù)追蹤(track)以及SSCTrack等函數(shù)功能可以很方便的幫助用戶觀察和分析信號的SSC。