(4引线无源晶振与2引线无源晶振包地图示)
关于24MHz无源晶振EMC辐射超标问题,分析与建议如下:
问题描述
某款触屏控制电路板,由于其外置无源贴片晶振SMD3225-4P 24MHz晶振布线不合理,导致EMC辐射超标。
原因分析
EMC三要素是干扰源,被干扰对象和干扰路径。而晶振作为时钟,属于关键信号线,在布局上一定要从优安排。
该PCB为双面板,晶振与其对应的芯片不在一个层面,导致晶振频率信号(脚1和脚3)需要过孔(via),时钟走线过于曲折且与芯片距离较远,可能产生很多不必要的高次谐波,甚至形成发射天线。另外晶振位置离PCB板边缘很近,容易造成晶振回流地面积不够充裕,引发EMC问题。晶振内部电路设计不合理,导致产生的电磁辐射超标。
改善及对策
晶振脚2与脚4接地(GND)
晶振频率管脚1和频率管脚3尽可能靠近IC引脚,与其它信号线保持一定距离,最好进行包地。
晶振底下最好不要走线,尤其要避免高速信号线。
选择制造的抗电磁干扰(EMI)晶振。
结论
通过上述晶振布线调整,晶振SMD3225-4p 24MHz EMC辐射干扰程度已优化到可接受范围。
建议
晶振和芯片放在同一层面,尽可能靠近芯片引脚,减小芯片XIN和XOUT引脚到晶振两个对应引脚的走线长度,并进行包地处理,以免将干扰耦合到其他信号线,晶振的地包围单点接到地层。
注意:晶振位于电路板边缘的隐患
1、电磁辐射干扰电磁辐射是指电流通过导线时产生的电磁场向周围空间传播的现象。当晶振放置在PCB边缘时,由于距离较近,其容易受到其他电路元件产生的电磁辐射的干扰。这种干扰会导致晶振频率的偏移,进而影响整个电路的稳定性和可靠性。
2、机械振动干扰PCB边缘处往往存在机械振动的可能,例如设备的震动、外界的冲击等。晶振作为一种微小而脆弱的元器件,对机械振动非常敏感。如果晶振放置在PCB边缘,其容易受到机械振动的影响,从而导致晶振频率的变化,进而影响整个电路的正常工作。
3、温度变化干扰PCB边缘处与外界环境接触更为紧密,因此容易受到外界温度的影响。晶振的工作稳定性和频率都与温度密切相关。如果晶振放置在PCB边缘,其容易受到外界温度变化的干扰,从而导致晶振频率的偏移,进而影响整个电路的性能。
4、制造的无源晶振内部结构经由专门的抗电磁电路设计,可有效降低电磁干扰的影响。其输出频率具备高精度和高稳定度,因此可以为IC提供精准和稳定的参考时钟。针对RF射频类电子产品,如蓝牙、WiFi等短距离无线通讯,也是保障设备之间数据无线高速稳定传输的最佳之选择。
NOTES:
EMI is caused by electromagnetic emissions that may disturb the function of electronic devices and radio-frequency (RF) systems. Such devices and systems must be properly shielded from electromagnetic radiation for them to perform optimally. EMC measures how well these devices and systems can perform in the presence of any disruptive EMI.
EMI 是由电磁辐射引起的,电磁辐射可能会干扰电子设备和射频 (RF) 系统的功能。此类设备和系统必须适当屏蔽电磁辐射,才能使其发挥最佳性能。EMC 衡量这些设备和系统在存在任何破坏性 EMI 的情况下的性能。