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    你了解PCB中設計的時鐘電路嗎?

    在一個電路系統中, 時鐘是必不可少的一部分。如人的心臟的作用,如果電路系統的時鐘出錯了,系統就會發生紊亂,因此在PCB 中設計,一個好的時鐘電路是非常必要的。我們常用的時鐘電路有:晶體、晶振、分配器。有些IC 用的時鐘可能是由主芯片產生的,但追根溯源, 還是由上述三者之一產生的。

    晶體

    1,引腳盡量與芯片距離近,防止受到其他信號干擾。當然也防止它干擾別的線路,因為它是信號源。

    2,盡量選擇鐵殼晶振,其抗干擾能力強些。

    3,晶振下面所有層不能走線,并鋪GND銅皮。

    4,晶振附近也不要有太近的數字信號線。

    5,其負載電容的回流地一定要短。

    6,對晶振進行GND包圍。部分地方開窗漏GND銅,把晶振外殼焊接到開窗漏GND銅的地方。

    7,布局時先經過電容后經過晶振

    PCB 中常用的晶體封裝有: 2 管腳的插件封裝,SMD 封裝、 4 管腳的 SMD 封裝


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    盡管晶體有不同的規格,但它們的基本電路設計是一致的,因此 PCB 的布局、布線規

    則也是通用的?;镜碾娐吩O計如下圖:


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    從電路原理圖中可以看出,電路由晶體 +2 個電容組成,這兩個電容分別為增益電容和相位電容。

    晶體電路布局時,兩個電容靠近晶體放置 ,布局效果圖如下:


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    布線時,晶體的一對線要走成 類差分 的形式, 線盡量短 、且要 加粗 并進行 包地處理 , 效

    果如下圖:


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    上述的是最基本和最常見的晶體電路設計,也有一些變形設計,如加串阻、測試點等,

    如下圖 ,設計思路還是一致的:

    結合上述,布局應注意:


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    1. 和 IC 布在同一層面,這樣可以少打孔;

    2. 布局要緊湊,電容位于晶體和 IC 之間,且靠近晶體放置,使時鐘線到 IC 盡量

    短;

    3. 對于有測試點的情況,盡量避免 stub 或者是使 stub 盡量短;

    4. 附近不要擺放大功率器件、如電源芯片、 MOS 管、電感等發熱量大的器件;

    布線應注意:

    1. 和 IC 同層布局,同層走線,盡量少打孔,如果打孔,需要在附近加回流地孔;

    2. 類差分走線;

    3. 走線要加粗,通常 8~12mil; 由于晶體時鐘波形為正弦波,所以此處按模擬設計

    思路處理;

    4. 信號線包地處理,且包地線或者銅皮要打屏蔽地孔;

    5. 晶體電路模塊區域相當于模擬區域,盡量不要有其他信號穿過;

    PCB 模塊化布局系列之時鐘電路設計 Edited by Kevin

    晶振

    相比于晶體電路,晶振是有源電路,主要由三部分組成:晶振 +電源濾波電路 +源端匹

    配電阻:常見電路設計如下圖:


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    布局布線效果圖如下:


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    布局、布線總結:1. 濾波電容靠近電源管腳,遵循先大后小原則擺放,小電容靠得最近;

    2. 匹配電阻靠近晶振擺放;如果原理圖中沒有這個電阻,可建議加上;

    3. 附近不要擺放大功率器件、如電源芯片、 MOS 管、電感等發熱量大的器件;

    4. 時鐘線按 50 歐姆阻抗線來走;如果時鐘線過長,可以走在內層,打孔換層處加回

    流地孔;

    5. 其他信號與時鐘信號保持 4W 間距;

    6. 包地處理,并加屏蔽地孔;

    時鐘分配器

    時鐘分配器種類比較多,在設計時保證時鐘分配器到各個 IC 的距離盡量短,通常放在

    對稱的位置,例如:

    時鐘分配器電路:


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    PCB 設計如下圖:


    淺談PCB中設計的時鐘電路

    布局、布線總結:

    1. 時鐘發生電路要靠近時鐘分配器,常見的時鐘發生電路是晶體、晶振電路;

    2. 時鐘分配電路放置在對稱位置,保證到各個 IC 的時鐘信號線路盡量短;

    3. 附近不要擺放大功率器件、如電源芯片、 MOS 管、電感等發熱量大的器件;

    4. 時鐘信號線過長時,可以走在內層,換層孔的 200mil 范圍內要有回流地過孔;


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