PCB中晶振时钟设计原理图

PCB设计

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描述

一、晶体

在一个威廉希尔官方网站 系统中, 时钟是必不可少的一部分。如人的心脏的作用,如果威廉希尔官方网站 系统的时钟出错了,系统就会发生紊乱,因此在PCB 中设计,一个好的时钟威廉希尔官方网站 是非常必要的。   我们常用的时钟威廉希尔官方网站 有:晶体、晶振、分配器。有些IC 用的时钟可能是由主芯片产生的,但追根溯源, 还是由上述三者之一产生的。   

引脚尽量与芯片距离近,防止受到其他信号干扰。当然也防止它干扰别的线路,因为它是信号源。

尽量选择铁壳晶振,其抗干扰能力强些。

晶振下面所有层不能走线,并铺GND铜皮。

晶振附近也不要有太近的数字信号线。

其负载电容的回流地一定要短。

对晶振进行GND包围。部分地方开窗漏GND铜,把晶振外壳焊接到开窗漏GND铜的地方。

布局时先经过电容后经过晶振。

PCB 中常用的晶体封装有:2 管脚的插件封装、SMD 封装、 4 管脚的 SMD 封装。

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  尽管晶体有不同的规格,但它们的基本威廉希尔官方网站 设计是一致的,因此 PCB 的布局、布线规则也是通用的。基本的威廉希尔官方网站 设计如下图:

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  这两个电容分别为增益电容和相位电容。

二、晶体威廉希尔官方网站 布局

晶体威廉希尔官方网站 布局时,两个电容靠近晶体放置 ,布局效果图如下:

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  布线时,晶体的一对线要走成 类差分 的形式, 线尽量短 、且要加粗、并进行包地处理 , 效果如下图:  

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三、“变形设计”

上述的是最基本和最常见的晶体威廉希尔官方网站 设计,也有一些变形设计,如加串阻、测试点等,如下图 ,设计思路还是一致的。   结合上述,布局应注意:  

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布在同一层面,这样可以少打孔;尽量短;

对于有测试点的情况,尽量避免 stub 或者是使 stub 尽量短;

附近不要摆放大功率器件、如电源芯片、 MOS 管、电感等发热量大的器件。

布线应注意:

和 IC 同层布局,同层走线,尽量少打孔,如果打孔,需要在附近加回流地孔类差分走线;

走线要加粗,通常 8~12mil; 由于晶体时钟波形为正弦波,所以此处按模拟设计思路处理;

信号线包地处理,且包地线或者铜皮要打屏蔽地孔;

晶体威廉希尔官方网站 模块区域相当于模拟区域,尽量不要有其他信号穿过。

四、晶振

相比于晶体威廉希尔官方网站 ,晶振是有源威廉希尔官方网站 ,主要由三部分组成:晶振 +电源滤波威廉希尔官方网站  +源端匹配电阻。   常见威廉希尔官方网站 设计如下图:  

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  布局布线效果图如下:  

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  布局、布线总结:

滤波电容靠近电源管脚,遵循先大后小原则摆放,小电容靠得最近;

匹配电阻靠近晶振摆放;如果原理图中没有这个电阻,可建议加上;

时钟线按 50 欧姆阻抗线来走;如果时钟线过长,可以走在内层,打孔换层处加回流地孔;

其他信号与时钟信号保持 4W 间距;

包地处理,并加屏蔽地孔。

五、时钟分配器

时钟分配器种类比较多,在设计时保证时钟分配器到各个 IC 的距离尽量短,通常放在对称的位置,如下。   时钟分配器威廉希尔官方网站 :  

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  设计如下图:  

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  布局、布线总结:

时钟发生威廉希尔官方网站 要靠近时钟分配器,常见的时钟发生威廉希尔官方网站 是晶体、晶振威廉希尔官方网站 ;

时钟分配威廉希尔官方网站 放置在对称位置,保证到各个 IC 的时钟信号线路尽量短;

附近不要摆放大功率器件、如电源芯片、 MOS 管、电感等发热量大的器件;

时钟信号线过长时,可以走在内层,换层孔的 200mil 范围内要有回流地过孔。

编辑:黄飞

 

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