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晶振在PCB板上如何布局

发布时间： 2025/5/26 16:12:49 | 28 次阅读

在很多电路中，系统晶振时钟频率很高，干扰谐波出来的能量也强，谐波除了会从输入与输出两条线导出来外，也会从空间辐射出来，这也导致若PCB中对晶振的布局不够合理，会很容易造成很强的杂散辐射问题，并且一旦产生，很难再通过其他方法来解决，所以在PCB板布局时对晶振和CLK信号线布局非常重要。

· 晶振的等效电路
事实上，晶振的作用就像一个串联的RLC电路。
晶振的等效电路显示了一个串联的RLC电路，表示晶振的机械振动，与一个电容并联表示与晶振的电气连接，而晶振振荡器便朝着串联谐振运行工作。

其中，R是ESR等效串联电阻，L和C分别是等效电感和电容，Cp为寄生电容。

· 晶振在PCB板的设计布局
作为数字电路中的心脏，晶振影响着整个系统的稳定性，系统晶振的选择，决定了数字电路的成败。
由于晶振内部存在石英晶体，受到外部撞击等情况造成晶体断裂，很容易造成晶振不起振，所以通常在电路设计时，要考虑晶振的可靠安装，其位置尽量不要靠近板边、设备外壳等地方。PCB对晶振布局时通常注意以下几点：
①晶振不能距离板边太近、晶振的外壳必须接地，否则易导致晶振辐射杂讯。
在板卡设计时尤其需要注意这点。外壳接地可以避免晶振向外辐射，同时可以屏蔽外来信号对晶振的干扰。如果一定要布置在PCB边缘，可以在晶振印制线边上再布一根GND线，同时在包地线上间隔一段距离就打过孔，将晶振包围起来。

②晶振下方不能布信号线，否则易导致信号线耦合晶振谐波杂讯。
保证完全铺地，同时在晶振的300mil范围内不要布线，这样可以防止晶振干扰其他布线、元器件和层的性能。
③若滤波器件放在晶振下方，且滤波电容与匹配电阻未按照信号流向排布，会使滤波器的滤波效果变差。
耦合电容应尽量靠近晶振的电源引脚，按电源流入方向，依容值从大到小顺序摆放。
④时钟信号的走线应尽量简短，线宽大一些，在布线长度和远离发热源上寻找平衡。

以下图布局为例，晶振的布局方式会相对更优：

①晶振的滤波电容与匹配电路靠近MCU芯片位置，远离板边。
②晶振的滤波电容与匹配电阻按照信号流向排布，靠近晶振摆放整齐紧凑。
③晶振靠近芯片处摆放，到芯片的走线尽量短而直。
在电路系统中，高速时钟信号线优先级蕞高。时钟线是一个敏感信号，频率越高，要求走线尽量简短，以保证信号的失真度达到蕞小。

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