晶振为什么不能放置在PCB边缘?

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内容提要

在进行 EMC 标准规定的辐射发射测试时,发现某塑料外壳产品的辐射超标,具体频点为160 MHz。通过分析发现,晶振在边缘位置的布局可能与辐射问题有关。需要重新设计 PCB 布局,避免将晶振放置在边缘位置,并进行必要的屏蔽,以降低辐射干扰,确保产品符合 EMC 标准。

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延伸解读

晶振边缘布局的辐射机理

文章指出,晶振本身并非辐射超标的直接原因,而是其与参考接地板之间的寄生电容导致共模辐射。当晶振位于PCB边缘时,电场更多分布到参考接地板,寄生电容增大,共模电流随之增大,最终通过电缆产生辐射。因此,将晶振内移可减少电场分布,降低寄生电容,从而抑制辐射。

整改措施与效果

文章提供了两种整改方案:方案一将晶振内移至少1厘米,并在表层敷铜接地;方案二改用单片机内部晶振。实际采用方案一后,辐射发射测试频谱明显改善。这表明,通过调整布局和增加接地屏蔽,可有效降低共模辐射,使产品满足EMC标准。

设计启示与通用原则

文章总结,高dU/dt的器件或印制线应避免放置在PCB边缘,否则易引发EMI问题。若必须置于边缘,可在晶振周围布置接地线并打过孔,形成类似法拉第笼的屏蔽。同时,晶振外壳接地也能减少干扰。这些措施基于电场屏蔽原理,可推广至其他高速电路设计。

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Q&A

为什么晶振不能放置在PCB边缘?

晶振放置在PCB边缘可能导致与参考接地板之间的寄生电容增大,从而引发共模辐射,导致辐射超标。

如何降低晶振导致的辐射干扰?

可以将晶振内移,增加与PCB边缘的距离,并在其周围增加屏蔽措施,如敷铜和接地。

晶振与参考接地板之间的寄生电容是如何影响辐射的?

寄生电容越大,晶振与参考接地板之间的耦合越强,导致流过电缆的共模电流增大,从而增加辐射。

在EMC测试中,晶振的布局对结果有何影响?

晶振的布局会影响其与参考接地板的耦合程度,错误的布局可能导致辐射超标,影响EMC测试结果。

什么是法拉第屏罩原理,它如何应用于电磁干扰的防护?

法拉第屏罩原理利用金属的静电等势性有效屏蔽外电场的电磁干扰,广泛应用于防护敏感设备。

在PCB设计中,如何避免高dU/dt的器件放置在边缘?

应避免将高dU/dt的印制线或器件放置在PCB边缘,必要时可在其旁边布置工作地线以减少干扰。

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