芯耀
1502
在很多電路中，系統(tǒng)晶振時(shí)鐘頻率很高，干擾諧波出來(lái)的能量也強(qiáng)，諧波除了會(huì)從輸入與輸出兩條線導(dǎo)出來(lái)外，也會(huì)從空間輻射出來(lái)，這也導(dǎo)致若PCB中對(duì)晶振的布局不夠合理，會(huì)很容易造成很強(qiáng)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(duì)晶振和CLK信號(hào)線布局非常重要。
1.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(jī)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串聯(lián)諧振運(yùn)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。
2. 晶振在PCB板的設(shè)計(jì)布局
作為數(shù)字電路中的心臟，晶振影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)晶振的選擇，決定了數(shù)字電路的成敗。
由于晶振內(nèi)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(shè)計(jì)時(shí)，要考慮晶振的可靠安裝，其位置盡量不要靠近板邊、設(shè)備外殼等地方。PCB對(duì)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(dǎo)致晶振輻射雜訊。
在板卡設(shè)計(jì)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(hào)對(duì)晶振的干擾。如果一定要布置在PCB邊緣，可以在晶振印制線邊上再布一根GND線，同時(shí)在包地線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(hào)線，否則易導(dǎo)致信號(hào)線耦合晶振諧波雜訊。
保證完全鋪地，同時(shí)在晶振的300mil范圍內(nèi)不要布線，這樣可以防止晶振干擾其他布線、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(hào)流向排布，會(huì)使濾波器的濾波效果變差。
耦合電容應(yīng)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(hào)的走線應(yīng)盡量簡(jiǎn)短，線寬大一些，在布線長(zhǎng)度和遠(yuǎn)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(duì)更優(yōu)：
①晶振的濾波電容與匹配電路靠近MCU芯片位置，遠(yuǎn)離板邊。
②晶振的濾波電容與匹配電阻按照信號(hào)流向排布，靠近晶振擺放整齊緊湊。
③晶振靠近芯片處擺放，到芯片的走線盡量短而直。
在電路系統(tǒng)中，高速時(shí)鐘信號(hào)線優(yōu)先級(jí)最高。時(shí)鐘線是一個(gè)敏感信號(hào)，頻率越高，要求走線盡量簡(jiǎn)短，以保證信號(hào)的失真度達(dá)到最小。
