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PCB我们设计都不错,为什么晶振这么难呢

来源:http://m.hneyq.com 作者:亿金电子 2021年12月17
    晶振被誉为“电子设备的心脏”,它是电子产品中最常用的不可或缺的组件,小到手机、电脑,大到导弹、卫星都需要晶体振荡器。作为PCB设计工程师,关于晶振的知识你一定得搞明白噢~

晶振电路的PCB设计
    位置要选对:晶振内部是石英晶体,如果不慎掉落或受不明撞击,石英晶体易断裂破损,所以晶振的放置远离板边,靠近MCU的位置布局。
    两靠近:耦合电容应尽量靠近晶振的电源管脚,如果多个耦合电容,按照电源流入方向,依次容值从大到小摆放;晶振则要尽量的靠近MCU。
    走线短:所有连接晶振输入/输出端的导线尽量短,以减少噪声干扰及分布电容对晶振的影响。
    高独立:尽可能保证晶振周围的没有其他元件。防止器件之间的互相干扰,影响时钟和其他信号的质量。晶振周围 1mm 禁布器件,0.5mm 禁布过孔走线,所有晶振下不打过孔(包括地过孔)。
    外壳要接地:晶振的外壳必须要接地,除了防止晶振向外辐射,也可以屏蔽外来的干扰。
晶振好比是单机片的心脏,如果没有心脏起跳,单机片就无法完成工作。当然,电子电路的设计并非速度越快越好,实际上是速度够用就好,速度越快反而容易受到干扰,也容易成为影响外界的干扰源。

    在非业界人士看来,电路制造和晶振制造基本就是一个东西,并且区别不大,和其他行业好友聊起来,大家都不太知道元件制造的区别。
    但是在行业内人士看来,这根本是两个行业,这两个行业相通却又有些“截然不同”。
晶振的设计与制造:晶振为何要接两个电容?
    在电气上晶振可以等效成一个电容和一个电阻再串联一个电容的二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振,较高的频率是并联谐振。
晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到标称的谐振频率。
    我们常把晶振比喻为数字电路的心脏,这是因为,数字电路的所有工作都离不开时钟信号,时钟晶振型号直接控制着整个系统,若晶振不运作那么整个系统也就崩溃了,所以晶振决定了数字电路开始工作的先决条件。

    晶振电路内部是一个反相器,反相器工作在放大区,同时放大器的内部还并联一个电阻,这个电阻构成了反馈电路,同时也是用来调整晶振的工作点的。一般情况下用户不需要在外部电路再加入OSC1和OSC2的并联电阻,但还是可以在需要的情况下通过在外部并联电阻(一般来说阻值为M级)来对放大器的工作点进行微调。还有一个方法是在晶振的放大器输出管脚上串一个电阻。这个电阻一般有两个作用,一个作用是用来做选频,另一个作用是限制晶振驱动电路的输出电流,保证晶振工作在一个稳定的频点上,不会把晶振烧坏。
    晶振的设计和制造没有很难啦,需要的是细节,是不浮躁的人心,承载着复兴梦想的前行。
 
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