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凯越翔谈晶振PCB布线的设计与技巧

发布时间:2016-11-23  点击数量:1632

晶振PCB设计,印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件。它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电于技术的飞速发展,PCB的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。因此,在进行PCB设计时。必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后再确定特殊元件的位置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。时钟源通常是系统中最严重的EMI辐射源,如果接长线,其结果是长线就成了天线,这在很多应用中是不准许的,所有时钟源都必须尽量靠近相关器件,必要时用多个时钟源,不得以下可以采用多层PCB将时钟连线屏蔽(但这种方法只有在不得以下为之,而且成本未必低于多时钟(多层PCB的价格明显高于双面板),要过某些强制标准的产品尽量不要这么干)。有源晶振的输出一般是标准TTL规格,至于能驱动多少芯片要看这些芯片的特性。  


晶振的选择和PCB布局(一)晶体的选择和PCB板布局会对VCXO、CLK发生器的性能参数产生一定的影响。选择晶体时,除了频率、封装、精度和工作温度范围,在VCXO应用中还应注意等效串联电阻和负载电容。串联电阻导致晶体的功耗增大。阻值越低,振荡器越容易起振。负载电容是晶体的一个重要参数,首先,它决定了晶体的谐振频率。一般晶体的标称频率指的是其并联指定负载电容后的谐振频率。应当指出,此处的标称频率是当CL等于指定负载电容时利用公式(1)计算出的值,但不是利用计算出的值。因此,VCXO的调谐范围与CL的值紧密相关。当负载电容值较小时,VCXO的调谐范围限制在上端;同样,电容值较大时,调谐范围将限制在下端。负载电容的适当取值取决于VCXO的特性。例如,MAX9485设计中,为了均衡调谐范围、调谐曲线中点、同时简化电路板设计,我们选择Ecliptek (ECX-5527-27)[2]具有14pf负载电容的27MHz晶体。使用这样的晶体时,MAX9485具有±200ppm的牵引范围。应该指出,封装会导致晶体牵引范围的差异。一般金属壳封装比表贴器件(SMD)的牵引范围更大。但是最近 DAISHINKU公司[5]生产的一款新SMD晶体可达到与金属壳晶体近似的牵引范围。我们测试了这款SMD晶体(DSX530GA),发现外接两个4pf的并联电容时可以实现±200ppm频率牵引范围。

晶振的选择和PCB布局(二)为了限制VCXO的调谐范围,可通过改变外部并联电容设置向上的调节范围。并联电容取值范围为4 - 7pf,取决于电路板寄生电容。另一方面,向下的调节范围取决于内部变容二极管值,不能由外部改变。为了降低寄生电容对向上频率调节范围的影响,在电路板布局中应尽可能的减少晶体引脚对地的寄生电容,保证引脚与地层和电源层之间的清洁。        

布局推荐

1.X1和X2晶体引脚均为高阻引脚,必须小心处理。需确保晶体与X1,X2引脚之间的连线距离最短,必须小于5mm。2.确保VDD引脚具有良好的退藕性(VDD与地之间连接一个0.1uF电容)3.即使信号位于板内层,也不能允许信号线靠近X1和X2引脚。在晶体引脚周围使用接地保护环。在内部或板反面使用接地保护敷铜。目前有很多表面封装晶体可用。应当注意:通过图中示意的孔将保护环与地相连。


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