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          晶振時(shí)鐘原理圖、PCB設(shè)計(jì)指南

          作者: 時(shí)間:2024-11-21 來源:硬件筆記本 收藏

          在一個(gè)電路系統(tǒng)中,時(shí)鐘是必不可少的一部分。時(shí)鐘電路相當(dāng)關(guān)鍵,在電路中的作用猶如人的心臟的作用,如果電路系統(tǒng)的時(shí)鐘出錯(cuò)了,系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生紊亂,因此在 中設(shè)計(jì)一個(gè)好的時(shí)鐘電路是非常必要的。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202411/464785.htm

          我們常用的時(shí)鐘電路有:晶體、、時(shí)鐘分配器。有些IC 用的時(shí)鐘可能是由主芯片產(chǎn)生的,但追根溯源,還是由上述三者之一產(chǎn)生的。接下來結(jié)合具體實(shí)例,說明時(shí)鐘電路布局、布線的原則和注意事項(xiàng)。


          晶體

          中常用的晶體封裝有:2 管腳的插件封裝和SMD 封裝、4 管腳的 SMD 封裝,常見封裝如下圖:


          盡管晶體有不同的規(guī)格,但它們的基本是一致的,因此 的布局、布線規(guī)則也是通用的?;镜?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/電路設(shè)計(jì)">電路設(shè)計(jì)如下圖:


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


          晶體電路布局時(shí),兩個(gè)電容靠近晶體放置,布局效果圖如下:


          布線時(shí),晶體的一對(duì)線要走成類差分的形式,線盡量短、且要加粗并進(jìn)行包地處理,效果如下圖:


          上述的是最基本和最常見的晶體,也有一些變形設(shè)計(jì),如加串阻、測試點(diǎn)等,如下圖,設(shè)計(jì)思路還是一致的:


          結(jié)合上述,

          布局應(yīng)注意:

          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(shí)鐘線到IC 盡量短;

          3. 對(duì)于有測試點(diǎn)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(fā)熱量大的器件;


          布線應(yīng)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(shí)鐘波形為正弦波,所以此處按模擬設(shè)計(jì)思路處理;

          4. 信號(hào)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(qū)域相當(dāng)于模擬區(qū)域,盡量不要有其他信號(hào)穿過;


          相比于晶體電路,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(shè)計(jì)如下圖:


          布局布線效果圖如下:


          布局、布線總結(jié):

          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(gè)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(fā)熱量大的器件;

          4. 時(shí)鐘線按 50 歐姆阻抗線來走;如果時(shí)鐘線過長,可以走在內(nèi)層,打孔換層處加回流地孔;

          5. 其他信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)保持4W 間距;

          6. 包地處理,并加屏蔽地孔;


          時(shí)鐘分配器

          時(shí)鐘分配器種類比較多,在設(shè)計(jì)時(shí)保證時(shí)鐘分配器到各個(gè) IC 的距離盡量短,通常放在對(duì)稱的位置,例如:

          時(shí)鐘分配器電路:


          設(shè)計(jì)如下圖:


          布局、布線總結(jié):

          1.時(shí)鐘發(fā)生電路要靠近時(shí)鐘分配器,常見的時(shí)鐘發(fā)生電路是晶體、晶振電路;

          2. 時(shí)鐘分配電路放置在對(duì)稱位置,保證到各個(gè) IC 的時(shí)鐘信號(hào)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(fā)熱量大的器件;

          4. 時(shí)鐘信號(hào)線過長時(shí),可以走在內(nèi)層,換層孔的 200mil 范圍內(nèi)要有回流地過孔。




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