描述PCB设计中如何进行晶振布局

我们经常将晶体振荡器比作数字电路的核心。 这是因为数字电路的一切工作都离不开时钟信号。 晶体振荡器直接控制整个系统。 如果晶振不工作，整个系统就会瘫痪。因此，晶振是数字电路开始工作的先决条件。本文将与大家共同探讨PCB设计中如何做好晶振布局。

我们常说的晶体振荡器是石英晶体振荡器和石英晶体谐振器，它们都是利用石英晶体的压电效应制成的。 对石英晶体的两个电极施加电场会引起晶体的机械变形。 相反，在晶体两侧施加机械压力会在晶体上产生电场。 而且，这两种现象是可逆的。 利用这一特性，如果在晶体两侧施加交流电压，芯片就会同时产生机械振动和交变电场。 这种振动和电场一般都很小，但在一定频率下，振幅会明显增大，称为压电谐振，类似于我们经常看到的LC电路谐振。

PCB设计中如何进行晶振布局？

晶振作为数字电路的心脏，在智能产品中如何发挥作用？ 对于空调、窗帘、安防、监控等智能家居产品，都需要无线传输模块。 他们通过蓝牙、WIFI或ZIGBEE协议将模块从一端发送到另一端，或者通过手机直接控制它们。 晶振是无线模块的核心部件，影响整个系统的稳定性。 因此，系统中使用的晶振的选择决定了数字电路的成败。

由于晶振在数字电路中的重要性，我们在使用和设计时需要小心：

1、晶振内部有石英晶体，受到外界冲击或跌落时，容易破碎、损坏，从而导致晶振不起振。 因此，电路设计时应考虑晶振的可靠安装，其位置尽量不要靠近板边、设备外壳等。

2、手工焊接或机器焊接时，要注意焊接温度。 晶体振荡器对温度敏感。 PCB焊接时温度不能太高，加热时间尽量短。

PCB设计合理的晶振布局可以抑制系统辐射干扰！

一、问题描述

该产品为外景相机，由核心控制板、传感器板、相机、SD存储卡、电池五部分组成。 外壳为塑料外壳。 小板只有两个接口：DC5V外接电源接口和用于数据传输的USB接口。 通过辐射测试，发现存在33MHz左右的谐波噪声辐射问题。

二、分析问题

本产品外壳结构为塑料外壳，非屏蔽材料。 整机测试时仅将电源线和USB线引出外壳。 干扰频率是从电源线、USB线辐射出来的吗？ 因此，进行了以下测试：

(1)仅在电源线上添加磁环，测试结果显示改善并不明显；

(2) USB线仅加磁环，测试结果：改善仍不明显；

(3)USB线和电源线增加磁环，测试结果表明改善明显，整体干扰频点降低。

由上可知，干扰频点是从两个接口带出来的，不是电源接口或USB接口，而是内部干扰频点耦合到这两个接口。 仅屏蔽一个接口并不能解决问题。

通过近场测量发现，干扰频点来自于核心控制板的一个32.768KHz晶振，产生较强的空间辐射，使得周围走线和GND耦合上32.768KHz谐波噪声，然后通过 接口 USB 线和电源线。 晶振的问题是由以下两个问题引起的：

(1)晶振距离板材边缘太近，容易造成晶振辐射噪声。

(2)晶振下方有信号线，可能会导致耦合晶振的信号线产生谐波噪声。

(3)滤波器元件放置在晶振下方，滤波电容和匹配电阻没有按照信号流向排列，使得滤波器元件的滤波效果变差。

三、解决方案

根据分析，得出以下对策：

(1)晶振的滤波电容和匹配电阻应靠近CPU芯片放置，远离板边；

(2)切记不要在水晶放置区域和下方投影区域铺设地板；

(3)晶振的滤波电容和匹配电阻按照信号流向排列，靠近晶振放置整齐、紧凑；

(4)晶振应靠近芯片放置，它们之间的连线应尽可能短且直。

四、结论

现在很多系统晶振时钟频率高，谐波能量干扰强