晶振在PCB板上如何布局

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晶振在PCB板上如何布局

作者：揚興科技日期：2025-05-26 瀏覽量：

在很多電路中，系統晶振時鐘頻率很高，干擾諧波出來的能量也強，諧波除了會從輸入與輸出兩條線導出來外，也會從空間輻射出來，這也導致若PCB中對晶振的布局不夠合理，會很容易造成很強的雜散輻射問題，并且一旦產生，很難再通過其他方法來解決，所以在PCB板布局時對晶振和CLK信號線布局非常重要。

· 晶振的等效電路
事實上，晶振的作用就像一個串聯的RLC電路。
晶振的等效電路顯示了一個串聯的RLC電路，表示晶振的機械振動，與一個電容并聯表示與晶振的電氣連接，而晶振振蕩器便朝著串聯諧振運行工作。

其中，R是ESR等效串聯電阻，L和C分別是等效電感和電容，Cp為寄生電容。

· 晶振在PCB板的設計布局
作為數字電路中的心臟，晶振影響著整個系統的穩定性，系統晶振的選擇，決定了數字電路的成敗。
由于晶振內部存在石英晶體，受到外部撞擊等情況造成晶體斷裂，很容易造成晶振不起振，所以通常在電路設計時，要考慮晶振的可靠安裝，其位置盡量不要靠近板邊、設備外殼等地方。PCB對晶振布局時通常注意以下幾點：
①晶振不能距離板邊太近、晶振的外殼必須接地，否則易導致晶振輻射雜訊。
在板卡設計時尤其需要注意這點。外殼接地可以避免晶振向外輻射，同時可以屏蔽外來信號對晶振的干擾。如果一定要布置在PCB邊緣，可以在晶振印制線邊上再布一根GND線，同時在包地線上間隔一段距離就打過孔，將晶振包圍起來。

②晶振下方不能布信號線，否則易導致信號線耦合晶振諧波雜訊。
保證完全鋪地，同時在晶振的300mil范圍內不要布線，這樣可以防止晶振干擾其他布線、元器件和層的性能。
③若濾波器件放在晶振下方，且濾波電容與匹配電阻未按照信號流向排布，會使濾波器的濾波效果變差。
耦合電容應盡量靠近晶振的電源引腳，按電源流入方向，依容值從大到小順序擺放。
④時鐘信號的走線應盡量簡短，線寬大一些，在布線長度和遠離發熱源上尋找平衡。

以下圖布局為例，晶振的布局方式會相對更優：

①晶振的濾波電容與匹配電路靠近MCU芯片位置，遠離板邊。
②晶振的濾波電容與匹配電阻按照信號流向排布，靠近晶振擺放整齊緊湊。
③晶振靠近芯片處擺放，到芯片的走線盡量短而直。
在電路系統中，高速時鐘信號線優先級最高。時鐘線是一個敏感信號，頻率越高，要求走線盡量簡短，以保證信號的失真度達到最小。

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