在很多電路中,系統晶振時(shí)鐘頻率很高,干擾諧波出來(lái)的能量也強,諧波除了會(huì )從輸入與輸出兩條線(xiàn)導出來(lái)外,也會(huì )從空間輻射出來(lái),這也導致若PCB中對晶振的布局不夠合理,會(huì )很容易造成很強的雜散輻射問(wèn)題,并且一旦產(chǎn)生,很難再通過(guò)其他方法來(lái)解決,所以在PCB板布局時(shí)對晶振和CLK信號線(xiàn)布局非常重要。 · 晶振的等效電路 事實(shí)上,晶振的作用就像一個(gè)串聯(lián)的RLC電路。 晶振的等效電路顯示了一個(gè)串聯(lián)的RLC電路,表示晶振的機械振動(dòng),與一個(gè)電容并聯(lián)表示與晶振的電氣連接,而晶振振蕩器便朝著(zhù)串聯(lián)諧振運行工作。 ![]() 其中,R是ESR等效串聯(lián)電阻,L和C分別是等效電感和電容,Cp為寄生電容。 · 晶振在PCB板的設計布局 作為數字電路中的心臟,晶振影響著(zhù)整個(gè)系統的穩定性,系統晶振的選擇,決定了數字電路的成敗。 由于晶振內部存在石英晶體,受到外部撞擊等情況造成晶體斷裂,很容易造成晶振不起振,所以通常在電路設計時(shí),要考慮晶振的可靠安裝,其位置盡量不要靠近板邊、設備外殼等地方。PCB對晶振布局時(shí)通常注意以下幾點(diǎn): ①晶振不能距離板邊太近、晶振的外殼必須接地,否則易導致晶振輻射雜訊。 在板卡設計時(shí)尤其需要注意這點(diǎn)。外殼接地可以避免晶振向外輻射,同時(shí)可以屏蔽外來(lái)信號對晶振的干擾。如果一定要布置在PCB邊緣,可以在晶振印制線(xiàn)邊上再布一根GND線(xiàn),同時(shí)在包地線(xiàn)上間隔一段距離就打過(guò)孔,將晶振包圍起來(lái)。 ![]() ②晶振下方不能布信號線(xiàn),否則易導致信號線(xiàn)耦合晶振諧波雜訊。 保證完全鋪地,同時(shí)在晶振的300mil范圍內不要布線(xiàn),這樣可以防止晶振干擾其他布線(xiàn)、元器件和層的性能。 ③若濾波器件放在晶振下方,且濾波電容與匹配電阻未按照信號流向排布,會(huì )使濾波器的濾波效果變差。 耦合電容應盡量靠近晶振的電源引腳,按電源流入方向,依容值從大到小順序擺放。 ④時(shí)鐘信號的走線(xiàn)應盡量簡(jiǎn)短,線(xiàn)寬大一些,在布線(xiàn)長(cháng)度和遠離發(fā)熱源上尋找平衡。 以下圖布局為例,晶振的布局方式會(huì )相對更優(yōu): ①晶振的濾波電容與匹配電路靠近MCU芯片位置,遠離板邊。 ②晶振的濾波電容與匹配電阻按照信號流向排布,靠近晶振擺放整齊緊湊。 ③晶振靠近芯片處擺放,到芯片的走線(xiàn)盡量短而直。 在電路系統中,高速時(shí)鐘信號線(xiàn)優(yōu)先級最高。時(shí)鐘線(xiàn)是一個(gè)敏感信號,頻率越高,要求走線(xiàn)盡量簡(jiǎn)短,以保證信號的失真度達到最小。 ![]() |