介绍

    电源，电源线，闪电，计算机设备和电子元件都是可能影响性能的电磁干扰（EMI）的潜在来源电子元器件。 EMI可以通过电路从一个组件传导到另一个组件单个系统中的路径或通过无线电波传输。需要的设备通过RF进行通信有意发射可能干扰其他信号的电磁信号设备，但即使是设计不发射电磁信号的设备也可能无意中提升EMI噪声。FCC规定限制允许的排放设备类，如计算机设备和微波炉，但不保证电子元件不会被这类消费产品的EMI所损坏。几乎每个电子设备或组件都能产生EMI，重要的是考虑EMI暴露作为电路设计的一部分，因为它可以对电子造成损害组件包括定时装置。

    振荡器的相位噪声和相位抖动可能会存在外部的情况下显着增加EMI源。可以通过电路板级屏蔽来降低到达振荡器的EMI或过滤，但这种方法并不是每次效果都很好。通过评估电磁各种振荡器的易感性（EMS），我们可以了解有助于降低EMS的因素，这样可以通过正确的电路设计来最小化EMI对时钟性能的不利影响。

测试EMI敏感性

    由于辐射EMI噪声对振荡器的相位噪声性能有不利影响[1] [2]测试方法包括使被测试的器件（DUT）达到固定功率辐射EMI并在相关偏移量下测量相位噪声刺激功率频率。图1所示为26 MHz石英振荡器的相位噪声图暴露于EMI，并且在80MHz的载波频率下经受EMI噪声。阶段振荡器输出频率的2 MHz偏移处的噪声刺激可以从混叠导出频率公式如下所示：

Falias = Femi – N*Fc …………………………….. Equation 1

Femi = Frequency of the injected EMI noise; Fc = oscillator nominal clock frequency; N is a positive integer > 1.

（Femi =注入EMI噪声的频率; Fc =振荡器额定时钟频率; N是a正整数> 1。）

图1：没有和具有EMI噪声注入的26 MHz石英振荡器的相位噪声

    SiTime使用认可的测试实验室根据电磁场进行EMS测试兼容标准IEC 61000-4.3 [3]跨几个石英和MEMS基振荡器。测试了表1中列出的单端和差分振荡器。 IEC6100-4.3标准规定了DUT的强度为3V / m的感应电磁场和以1％的步长从80MHz到1GHz的载波频率扫描。测试进行中使用图2所示的设置的消声室。被测器件的位置如此它与垂直极化天线的轴线对齐，如图3所示。

图2：EMS测试的设置

图3：消声室内的天线和测试台照片

图4：80和80.8 MHz 3V / m EM场产生噪声的噪声杂散测试结果在一个石英器件的消声室

    相位噪声分析仪捕获每个待测器件的相位抖动和相位噪声。在感应EMI场的影响下，相位噪声图将显示更明显杂散噪声或杂散相位，频率都是EMI干扰的频率混叠的频率，如图所示在图4中。高振幅相位噪声刺激，石英振荡器的-50 dBc / Hz数量级如图4所示，集中在对应的混叠相位噪声杂散频率感应EMI噪声的频率。这些杂散随EMI噪声的变化而变化频率，对整个频率扫描范围的平均功率具有加和效应。二次噪声刺激的幅度要小得多，没有那么强的影响整体相位噪声。

    为了简洁地量化每个设备的EMI，我们计算平均功率P使用公式2，噪声在80 MHz至1 GHz的范围内刺激。在该等式中，Sp为每个电磁噪声频率的EMI诱发杂散的幅度，N是数字的扫描频率。

实验结果

    平均噪声杂散数据显示，SiTime差分MEMS振荡器性能优于传统差分MEMS和石英振荡器的差分达35 dB，相当于54倍对辐射场的抗扰度更高，如图5所示。SiTime单端振荡器其石英基对应物优于高达12dB，或比抗体的4倍辐射场如图6所示。这是因为初级噪声刺激的幅度是SiTime MEMS振荡器比石英振荡器低。平均刺激力，计算为根据等式2的平方和的根数，因此是很大的降低。

图5：差分振荡器对80 MHz-1 GHz辐射电磁场的敏感性

图6：单端振荡器对80 MHz-1 GHz辐射电磁场的敏感性磁场

振荡器设计，以降低EMI灵敏度

    结果与金属可围绕石英的想法不一致与塑料封装相比，振荡器提供了更好的EMI保护。SiTime公司MEMS振荡器被封装在塑料中，但是它们表现出较低程度的EMI引起的噪声。除了包装之外的东西，必须解释基于MEMS的EMS的变化和石英基振荡器。答案可能在谐振器或其伴随中振荡器电路，这两者都可以对EMI敏感。

    石英晶体是压电材料，并响应于蓄电荷机械振动。因此，它们的工作频率可能受到进入电气的影响信号如不需要的EMI，会对时钟信号的可靠性造成负面影响。SiTime公司的硅MEMS谐振器通过静电激发表现出机械振动因此对输入EMI自然不那么敏感。精确调整，具有高Q值拒绝外部噪音。

图7：SiTime MEMS振荡器架构

    SiTime MEMS振荡器背后的驱动电路是一个模拟电路（如图7所示）在电噪声条件下优化性能，包括那些具有较高水平的EMI。振荡器设计包括固有地拒绝任何耦合的差分电路共模噪音其他石英和MEMS振荡器设计更多依赖于封装和不是噪声抑制模拟电路，因此没有这个优点。

结论

    SiTime MEMS振荡器特别适用于抖动诱导的外部EMI源。这个即使在竞争对手的振荡器体验的范围内也可以实现高频EMI噪声显着信号降解。根据SiTime委托测试显示的结果在认可的第三方实验室进行了EMI研究[1] [2]，压电石英器件更易受EMI影响。因此，不可预知的大电磁干扰环境下，SiTime振荡器是一个很好的可靠性选择。

相关链接：SiTime硅晶振产品选型