一、SSC概述

1）SSC英文全稱：Spread Spectrum Clocking，中文名擴(kuò)頻時(shí)鐘。

2）SSC目的：為了降低與信號(hào)基頻相關(guān)（包含信號(hào)本身以及諧波）的EMI（Electromagnetic interference）輻射，以減少系統(tǒng)之間的干擾。

3）SSC手段：通過一個(gè)較低的頻率來調(diào)制信號(hào)，使得信號(hào)的頻譜在基頻附近被擴(kuò)展，窄帶的周期信號(hào)被擴(kuò)展為寬帶信號(hào)，且信號(hào)基頻和諧波的峰值能量顯著降低。

4）SSC缺點(diǎn)：擴(kuò)頻信號(hào)比未擴(kuò)頻信號(hào)增加了抖動(dòng)。

5）SSC應(yīng)用：廣泛用于微處理器、PCIe、USB等時(shí)鐘。

二、SSC擴(kuò)頻時(shí)鐘主要參數(shù)

1）擴(kuò)展率δ：頻率擴(kuò)展變化的范圍Δf與原CLK頻率(fc)的比值，一方面，頻率變化范圍越大，其能量分布就越寬，EMI抑制能力會(huì)越強(qiáng)，但因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)于輸入時(shí)鐘有一定的頻率范圍要求，因此擴(kuò)展率不宜過大，否則會(huì)使得實(shí)際時(shí)鐘超過系統(tǒng)額定頻率，一般δ在0.5%~2.5%之間；

2）擴(kuò)頻類型：向下擴(kuò)頻、中心擴(kuò)頻或向上擴(kuò)頻，一般選擇向下擴(kuò)頻，偶爾使用中心擴(kuò)頻；

向下擴(kuò)頻up spreading: δ = -Δf /fc x 100%，擴(kuò)頻的頻率變化范圍≤基準(zhǔn)頻率，其最大頻率等于基準(zhǔn)頻率；

中心擴(kuò)頻center spreading: δ = ±1/2Δf/fc x 100%，擴(kuò)頻的頻率變化范圍圍繞基準(zhǔn)頻率變化，其中間頻率等于基準(zhǔn)頻率；

向上擴(kuò)頻down spreading: δ = Δf/fc x 100%，擴(kuò)頻的頻率變化范圍≥基準(zhǔn)頻率，其最大頻率等于基準(zhǔn)頻率；

3）調(diào)制率fm：用于確定擴(kuò)展時(shí)鐘頻率變化的周期/變化速度，在該周期內(nèi)CLK頻率變化Δf 并返回到初始頻率fc，通常情況下調(diào)制率選擇33KHz。

4）調(diào)制波形：代表擴(kuò)展時(shí)鐘頻率隨時(shí)間的變化曲線，可以為正弦波、三角波、非線性的Hershey kiss波等。

總結(jié)：如上圖所示，擴(kuò)展率表征擴(kuò)頻時(shí)鐘的頻率變化范圍；擴(kuò)頻類型表征擴(kuò)頻時(shí)鐘的頻率是往小了變化，還是往大了變化；調(diào)制率表征擴(kuò)頻時(shí)鐘頻率變化的速度，多長時(shí)間從擴(kuò)頻時(shí)鐘的頻率最小變?yōu)樽畲?；調(diào)制波形表示擴(kuò)頻時(shí)鐘的頻率變化不一定是線性的，可以是正弦波等非線性方式。

三、SSC擴(kuò)頻時(shí)鐘抑制EMI示意

1）無擴(kuò)頻信號(hào)-100MHz方波

如上圖所示，100MHz的方波其功率在0.5dBm，高功率的載波信號(hào)會(huì)導(dǎo)致輻射發(fā)送和電磁干擾，如果該信號(hào)的平衡或者端接匹配未做好，將進(jìn)一步導(dǎo)致干擾加大。

對(duì)于降低EMI，通常做法比如修改局部電路，增加濾波、或者通過修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加接地屏蔽等，這些方法主要通過改變或者切斷輻射的路徑來降低，這些方法也會(huì)帶來額外的成本開銷，擴(kuò)頻SSC技術(shù)是一種相對(duì)廉價(jià)的解決方案，其思路是用較寬頻上較低功耗的頻譜來替代較窄頻帶上較高功耗的頻譜，從而實(shí)現(xiàn)從能量源頭進(jìn)行解決。

通過對(duì)該100MHz的方波進(jìn)行擴(kuò)頻，選用的擴(kuò)頻率δ為0.5%，選用的擴(kuò)頻類型為向下擴(kuò)頻，選擇的擴(kuò)頻調(diào)制率為33KHz，選用的調(diào)制波形為三角波，則其頻譜如上圖。

與原始信號(hào)相比，未加SSC時(shí)，信號(hào)能量非常集中，幅度較大，加了SSC后，信號(hào)能量被分散到一個(gè)頻帶范圍以內(nèi)，信號(hào)能量的整體幅度也明顯降低，大約降低10dBm左右，這樣信號(hào)的EMI輻射發(fā)射就將會(huì)得到非常有效的抑制。

四、SSC擴(kuò)頻時(shí)鐘應(yīng)用

SSC擴(kuò)頻時(shí)鐘在PCIe設(shè)備中應(yīng)用廣泛，但需要注意下，PCIe的時(shí)鐘架構(gòu)一般分為Common Clock Architecture（同源）、Separate Clock Architecture（獨(dú)立）、Data Clock Architecture（數(shù)據(jù)），其中Data Clock Architecture用的較少，只有PCIe Gen2和Gen3支持。

同源時(shí)鐘應(yīng)用較為廣泛，其優(yōu)點(diǎn)即其對(duì)時(shí)鐘的要求稍微低點(diǎn)，能夠支持SSC擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用，從而降低EMI；其缺點(diǎn)，其要求時(shí)鐘到各個(gè)PCIe設(shè)備的時(shí)鐘偏差小于12ns,這對(duì)于大背板應(yīng)用存在困難。

獨(dú)立時(shí)鐘應(yīng)用也蠻多，其優(yōu)點(diǎn)即應(yīng)用方便，時(shí)鐘不需要跨連接器和背板等；其缺點(diǎn)，對(duì)時(shí)鐘要求較高，一般不支持SSC擴(kuò)頻，畢竟當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)被擴(kuò)頻后，其實(shí)際信號(hào)相當(dāng)于在原始信號(hào)上增加了抖動(dòng)，這個(gè)量級(jí)的抖動(dòng)對(duì)接收端時(shí)鐘的恢復(fù)有時(shí)會(huì)有較大困難。

五、SSC擴(kuò)頻時(shí)鐘缺點(diǎn)

SSC會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的頻率產(chǎn)生波動(dòng)，相當(dāng)于在原始信號(hào)上增加了抖動(dòng)，因此從示波器看，如果以某一個(gè)邊沿進(jìn)行采樣基準(zhǔn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其他波形的邊沿會(huì)左右變化，累加波形余暉顯示很粗的其他波形邊沿。