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晶振为什么不能放在PCB边缘?

发布时间:2022-10-19  点击数量:584

市面上有一种行车记录仪,测试的时候要加一个外接适配器,在机器上电运行测试时发现超标,具体频点是84MHz144MHz168MHz,分析其辐射超标产生的原因,辐射测试数据如下:

经过分析辐射源在这里,这个行车记录仪只有一块PCB,板子上有一个12MHz的晶振。其中超标频点恰好都是12MHz的倍频,而分析该机器容易EMI辐射超标的屏和摄像头,发现LCD-CLK33MHz,而摄像头MCLK24MHz

利用排除法,发现去掉摄像头后,超标点依然存在,而通过屏蔽12MHz晶体,超标点有降低,由此判断144MHz超标点与晶体有关,PCB布局如下:

看看PCB的布局,12MHz的晶振正好布置在了PCB边缘,当产品放置于辐射发射的测试环境中时,被测产品的高速器件与实验室中参考地会形成一定的容性耦合,产生寄生电容,导致出现共模辐射,寄生电容越大,共模辐射越强;而寄生电容实质就是晶体与参考地之间的电场分布,当两者之间电压恒定时,两者之间电场分布越多,两者之间电场强度就越大,寄生电容也会越大,晶振在PCB边缘与在PCB中间时电场分布如下:


当晶振布置在PCB中间,或离PCB边缘较远时,由于PCB中工作地(GND)平面的存在,使大部分的电场控制在晶振与工作地之间,即在PCB内部,分布到参考接地板的电场大大减小,导致辐射发射就降低了。

经过上述分析后,我们将晶振内移,使其离PCB边缘至少25px以上的距离,并在PCB表层离晶振25px的范围内敷铜,同时把表层的铜通过过孔与PCB地平面相连。经过修改后的测试结果频谱图如下,从图可以看出,辐射发射有了明显改善。

如果设计中由于其他一些原因一定要布置在PCB边缘,那么可以在印制线边上再布一根工作地线,并多增加过孔将此工作地线与工作地平面相连。

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