实际应用中可以通过滤波、屏蔽以及良好的PC板布局改善EMI指标。但是，增加滤波器和屏蔽会提高系统的成本，精确的线路板布局需要花费很长时间。解决EMI问题的另一途径是直接从噪声源(通常是时钟振荡器)入手，产生随时间改变的时钟频率可以很容易地降低基波和谐波幅度。时钟信号的能量是一定的，频率变化的时钟展宽了频谱，因而也降低了各谐波分量的能量。产生这种时钟的简单方法是用三角波调制一个压控振荡器(VCO)，所得到的时钟频谱范围随着三角波幅度的增大而增大。实际应用中需合理选择三角波的重复周期，三角波频率较低时会通过电源向模拟子系统产生耦合噪声；如果选择频率过高三角波，则会干扰数字电路。
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图1：DS1086可编程时钟发生器原理框图。 |
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图2. 晶体振荡器频谱与DS1086频谱对照。 |
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图3. MAX1703升压转换器频谱显示：基波位于300kHz(自激振荡开关频率)， |
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图4. 将MAX1703升压转换器同步到一个扩展频谱，可以消除尖峰频谱， |
图1是基于上述考虑的时钟振荡器原理图，它用一个三角波控制VCO输出频谱的带宽，VCO的中心频率由DAC和可编程8位分频器控制，可以在260kHz至133MHz范围内设置频率。IC通过2线接口控制，控制字存储在芯片内部的EEPROM内，如果预先将频率设置在所希望的频点，该器件可以工作在单机模式，也可以在其空闲周期内更新频率，这也是它在低功耗应用中的一个优势。
图2给出了普通晶振与扩频时钟振荡器的频谱对照图，通过设置三角波的幅度可以将频谱扩展4%，与晶体时钟振荡器相比峰值幅度降低近25dB。
利用扩频振荡器作为微处理器的时钟源时，须确认微处理器能够接受时钟占控比、上升/下降时间以及其他由于时钟源频率变化所造成的参数容差。当振荡器作为系统的参考时钟使用时(实时时钟或实时监测等)，频率变化可能导致较大误差。
许多便携式消费类产品带有射频功能，如蜂窝电话，扩频技术对于这类产品中的开关电源非常有利。射频电路(特别是VCO)对于电源噪声非常敏感，但便携式产品为了延长电池的使用寿命必须使用开关电源，以提供高效的电压转换。开关电源具有与时钟振荡器相同的噪声频谱，而且，噪声可以直接耦合到射频电路，影响系统的性能指标。带有外同步功能的升压转换器(如MAX1703)可以用一个扩频时钟控制它的振荡频率，该方案与自激振荡升压转换器的噪声频谱(图3)相比能够改善系统性能(图4)。自激振荡升压转换器谐波在整个10MHz范围内都具有较大的能量，而扩频方案则将谐波分量的幅度降低到噪声基底以内。值得注意的是，由于总噪声能量是固定的，扩频后使噪声基底有所上升。
为时钟源加入抖动之前，需要考虑以下几个问题：需要采用何种“加抖”波形？所允许的最大时钟偏移是多少？需要多大的抖动速率？限制抖动速率的因素是什么？以下就这些问题展开讨论。
“加抖”波形
为确保时钟信号能够被系统所接受，时钟抖动范围一般比较小(<10％)。这样，“加抖”过程与窄带FM调制非常类似。相应的调制理论给出了抖动波形与频谱结果之间的简单关系，即：时钟频率的“概率密度函数”与抖动时钟输出的频谱具有相同的形状，锯齿波是一种常见的“加抖”波形，每个加抖周期可以准确地进入每个频点两次。由于每个频点出现的时间比例相同，因此，概率密度函数在整个频率调节范围内随着频率的变化而保持一个常数，得到均匀概率的分布。这种抖动波形的频谱相同，频谱能量均匀地分布在一个较窄的频段，对于所允许的(Fmax-Fmin)频率范围来说，这种频谱分布是最佳的，因为它在每个频点所得到的频谱能量是最低的。
