PCB設計：單板上時鐘晶體下面鋪地的好處

時間：2021-09-06 15:19:06

關鍵字：晶體時鐘單板

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[導讀]單板上時鐘設計的注意事項，主要從三方面考慮。01布局1）時鐘晶體和相關電路應布置在PCB的中央位置并且要有良好的地層，而不是靠近I/O接口處。不可將時鐘產(chǎn)生電路做成子卡或者子板的形式，必須做在單獨的時鐘板上或者承載板上。如下圖所示，綠色框中部分下一層最好不要走線。　2）在PCB時...

單板上時鐘設計的注意事項，主要從三方面考慮。

01布局

1）時鐘晶體和相關電路應布置在PCB的中央位置并且要有良好的地層，而不是靠近I/O接口處。不可將時鐘產(chǎn)生電路做成子卡或者子板的形式，必須做在單獨的時鐘板上或者承載板上。如下圖所示，綠色框中部分下一層最好不要走線。

2）在PCB時鐘電路區(qū)域只布與時鐘電路有關的器件，避免布設其他電路，晶體附近或者下面不要布其他信號線：在時鐘發(fā)生電路、晶體下使用地平面，若其他信號穿過該平面，違反了映像平面功能，如果讓信號穿越這個地平面的話，就會存在很小的地環(huán)路并影響地平面的連續(xù)性，這些地環(huán)路在高頻時將會產(chǎn)生問題。

3）對于時鐘晶體、時鐘電路，可以采用屏蔽措施進行屏蔽處理。

4）若時鐘外殼為金屬，則PCB設計時一定要在晶體下方鋪銅，并保證此部分與完整的地平面有良好的電氣連接(通過多孔接地)。

5）時鐘晶體下面鋪地的好處：晶體振蕩器內部的電路會產(chǎn)生射頻電流，如果晶體是金屬外殼封裝的，直流電源腳是直流電壓參考和晶體內部射頻電流回路參考的依靠，通過地平面釋放外殼被射頻輻射產(chǎn)生的瞬態(tài)電流?？傊饘偻鈿な且粋€單端天線，最近的映像層、地平面層有時兩層或者更多層做為射頻電流對地的輻射耦合作用是足夠的。晶體下鋪地對散熱也是有好處的。

6）時鐘電路和晶體下鋪地將提供一個映像平面，可以降低對相關晶體和時鐘電路產(chǎn)生共模電流，從而降低射頻輻射，地平面對差模射頻電流同樣有吸收作用，這個平面必須通過多點連接到完整的地平面上，并要求通過多個過孔，這樣可以提供低的阻抗，為增強這個地平面的效果，時鐘發(fā)生電路應該與這個地平面靠近。

7）SMT封裝的晶體將比金屬外殼的晶體有更多的射頻能量輻射：因為表貼晶體大多是塑料封裝，晶體內部的射頻電流會向空間輻射并耦合到其他器件。

02特殊情況與后果

1）共用時鐘走線

對快速上升沿信號及時鐘信號采用輻射狀拓撲連接好于采用單個公共驅動源的網(wǎng)絡串接，每個走線應該根據(jù)其特性阻抗采取端接措施來布線。

2）時鐘傳輸線要求與PCB分層

時鐘走線原則：在緊鄰時鐘走線層安排完整的映像平面層，減小走線的長度并進行阻抗控制。

錯誤的跨層走線和阻抗不匹配會導致：

線使用過孔和跳轉導致映像回路的不完整性。
映像平面上由于器件信號管腳上電壓隨著信號的變化而變化產(chǎn)生的浪涌電壓。
如果走線沒有考慮3W原則的話，不同時鐘信號會引起串擾。

03布線

1）時鐘線一定要走在多層PCB板的內層。并且一定要走帶狀線；如果要走在外層，只能走微帶線。

2）走在內層能保證完整的映像平面，它可以提供一個低阻抗射頻傳輸路徑，并產(chǎn)生磁通量，以抵消它們的源傳輸線的磁通量，源和返回路徑的距離越近，則消磁就越好。由于增強了消磁能力，高密PCB板的每個完整平面映像層可提供6-8dB的抑制。

3）時鐘布多層板的好處：有一層或者多層可以專門用于完整的電源和地平面，可以設計成好的去藕系統(tǒng)，減小地環(huán)路的面積，降低了差模輻射，減小了EMI，減小了信號和電源返回路徑的阻抗水平，可以保持全程走線阻抗的一致性，減小了鄰近走線間的串擾等。

END
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