晶振為什么不能放置在PCB邊緣

日期:2022-04-19 11:21
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摘要: 晶振在布局時,一般是不能放置在PCB邊緣的,某行車記錄儀,測試的時候要加一個外接適配器,在機器上電運行測試時發現超標,具體頻點是84MHz、144MHz、168MHz,需要分析其輻射超標產生的原因,并給出相應的對策,輻射測試數據如下: 輻射測試數據 輻射源頭分析: 該產品只有一塊PCB,板子上有一個12MHz的晶體。其中超標頻點恰好都是12MHz的倍頻,而分析該機器容易EMI輻射超標的屏和攝像頭,發現LCD-CLK是33MHz,而攝像頭MCLK是24MHz。 通過排除法,發現去掉攝像頭后,超標點依然存在,而...

晶振在布局時,一般是不能放置在PCB邊緣的,某行車記錄儀,測試的時候要加一個外接適配器,在機器上電運行測試時發現超標,具體頻點是84MHz、144MHz、168MHz,需要分析其輻射超標產生的原因,并給出相應的對策,輻射測試數據如下:


輻射測試數據

輻射源頭分析:

該產品只有一塊PCB,板子上有一個12MHz的晶體。其中超標頻點恰好都是12MHz的倍頻,而分析該機器容易EMI輻射超標的屏和攝像頭,發現LCD-CLK是33MHz,而攝像頭MCLK是24MHz。


通過排除法,發現去掉攝像頭后,超標點依然存在,而通過屏蔽12MHz晶體,超標點有降低,由此判斷144MHz超標點與晶體有關,PCB布局如下:

PCB布局圖

輻射生產原理:

從PCB布局可以看出,12MHz的晶體正好布置在了PCB邊緣,當產品放置于輻射發射的測試環境中時,被測產品的高速器件與實驗室中參考地會形成一定的容性耦合,產生寄生電容,導致出現共模輻射,寄生電容越大,共模輻射越強;而寄生電容實質就是晶體與參考地之間的電場分布,當兩者之間電壓恒定時,兩者之間電場分布越多,兩者之間電場強度就越大,寄生電容也會越大,晶體在PCB邊緣與在PCB中間時電場分布如下:

PCB邊緣的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖

PCB中間的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖

從圖中可以看出,當晶振布置在PCB中間,或離PCB邊緣較遠時,由于PCB中工作地(GND)平面的存在,使大部分的電場控制在晶振與工作地之間,即在PCB內部,分布到參考接地板的電場大大減小,導致輻射發射就降低了。

處理措施:

將晶振內移,使其離PCB邊緣至少1cm以上的距離,并在PCB表層離晶振1cm的范圍內敷銅,同時把表層的銅通過過孔與PCB地平面相連。經過修改后的測試結果頻譜圖如下,從圖可以看出,輻射發射有了明顯改善。

高速的印制線或器件與參考接地板之間的容性耦合,會產生EMI問題,敏感印制線或器件布置在PCB邊緣會產生抗擾度問題。

如果設計中由于其他一些原因一定要布置在PCB邊緣,那么可以在印制線邊上再布一根工作地線,并多增加過孔將此工作地線與工作地平面相連。

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