集成電路EMI的數(shù)字電流擴(kuò)頻模型與技術(shù).pdf

1、隨著電子技術(shù)朝著高功率密度、高頻率、小型化方向發(fā)展，功率IC的電磁干擾問題（electromagnetic interference，簡稱EMI）日益顯著。如何提高集成電路的電磁兼容性是當(dāng)今的研究重點(diǎn)之一。擴(kuò)頻電路是抑制電路EMI的一種有效方式。
　　擴(kuò)頻電路降EMI的基本思想是通過頻率調(diào)制，把集中在開關(guān)頻率及諧波頻率上的能量分散到周圍頻段，由此降低電路輻射EMI峰值。本文提出數(shù)字電流擴(kuò)頻概念，將其分為周期函數(shù)調(diào)制數(shù)字電流（Per

2、iodic Carrier Frequency Modulation Digital Current，簡稱 PDC）擴(kuò)頻模式和隨機(jī)函數(shù)調(diào)制數(shù)字電流（Random Carrier Frequency Modulation Digital Current，簡稱RDC）擴(kuò)頻模式進(jìn)行討論，進(jìn)而提出并且分析了這兩種擴(kuò)頻電路的模型和其MOSFET級電路，將這兩種數(shù)字電流擴(kuò)頻電路分別應(yīng)用于開關(guān)電源控制芯片和 D類音頻放大器，所提數(shù)字電流擴(kuò)頻電路相比其

3、它擴(kuò)頻電路，具有結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，功耗低，魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)。本文主要創(chuàng)新工作包括：
　　1）提出PDC擴(kuò)頻電路模型。PDC擴(kuò)頻電路通過周期性改變狀態(tài)機(jī)輸出，使電流相應(yīng)離散變化，從而改變振蕩器輸出頻率實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻。本模型中，電路由可變電流產(chǎn)生器、狀態(tài)機(jī)和振蕩器組成。同時，還研究了PDC擴(kuò)頻技術(shù)中所用的調(diào)制波形、調(diào)制系數(shù)、調(diào)制波頻率、平均占空比等參數(shù)的選擇對降低電路傳導(dǎo)EMI的影響。調(diào)制系數(shù)的大小與狀態(tài)機(jī)級數(shù)直接相關(guān)，狀態(tài)機(jī)級數(shù)越多，調(diào)制系

4、數(shù)越大，擴(kuò)頻效果越好。
　　2）根據(jù)所提PDC擴(kuò)頻電路模型，設(shè)計PDC擴(kuò)頻MOSFET級電路。將PDC擴(kuò)頻電路應(yīng)用于開關(guān)電源控制芯片，驗(yàn)證所提PDC擴(kuò)頻模型與電路的正確性，測試結(jié)果表明所提PDC擴(kuò)頻電路相比其它擴(kuò)頻電路，具有小面積，低功耗等優(yōu)勢。
　　3）提出RDC擴(kuò)頻電路模型。RDC擴(kuò)頻電路通過隨機(jī)改變狀態(tài)機(jī)輸出，使電流離散變化，從而改變振蕩器輸出頻率以達(dá)到擴(kuò)頻目的。本模型中，電路由可變電流產(chǎn)生器、隨機(jī)信號產(chǎn)生器和振蕩器組

5、成。推導(dǎo)出RDC擴(kuò)頻模式下開關(guān)電壓功率譜的表達(dá)式，引入隨機(jī)度的概念。開關(guān)電壓功率譜的幅值大小不僅與隨機(jī)度大小有關(guān)還與占空比D的大小相關(guān)。占空比為0.5時，開關(guān)電壓功率譜峰值最高。
　　4）根據(jù)所提RDC擴(kuò)頻電路模型，設(shè)計RDC擴(kuò)頻MOSFET級電路。將RDC擴(kuò)頻電路應(yīng)用于D類音頻放大器，測試結(jié)果表明所提RDC擴(kuò)頻電路相比其它擴(kuò)頻電路，具有小面積，低功耗等優(yōu)勢，驗(yàn)證了所提RDC擴(kuò)頻電路的正確性。RDC擴(kuò)頻電路中隨機(jī)信號產(chǎn)生器由D觸發(fā)