我們經常將晶體振蕩器比作數字電路的核心。 這是因為數字電路的一切工作都離不開時鐘信號。 晶體振蕩器直接控制整個系統。 如果晶振不工作，整個系統就會癱瘓。因此，晶振是數字電路開始工作的先決條件。本文將與大家共同探討PCB設計中如何做好晶振布局。

我們常說的晶體振蕩器是石英晶體振蕩器和石英晶體諧振器，它們都是利用石英晶體的壓電效應制成的。 對石英晶體的兩個電極施加電場會引起晶體的機械變形。 相反，在晶體兩側施加機械壓力會在晶體上產生電場。 而且，這兩種現象是可逆的。 利用這一特性，如果在晶體兩側施加交流電壓，芯片就會同時產生機械振動和交變電場。 這種振動和電場一般都很小，但在一定頻率下，振幅會明顯增大，稱為壓電諧振，類似于我們經常看到的LC電路諧振。

PCB設計中如何進行晶振布局？

晶振作為數字電路的心臟，在智能產品中如何發揮作用？ 對于空調、窗簾、安防、監控等智能家居產品，都需要無線傳輸模塊。 他們通過藍牙、WIFI或ZIGBEE協議將模塊從一端發送到另一端，或者通過手機直接控制它們。 晶振是無線模塊的核心部件，影響整個系統的穩定性。 因此，系統中使用的晶振的選擇決定了數字電路的成敗。

由于晶振在數字電路中的重要性，我們在使用和設計時需要小心：

1、晶振內部有石英晶體，受到外界沖擊或跌落時，容易破碎、損壞，從而導致晶振不起振。 因此，電路設計時應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。

2、手工焊接或機器焊接時，要注意焊接溫度。 晶體振蕩器對溫度敏感。 PCB焊接時溫度不能太高，加熱時間盡量短。

PCB設計合理的晶振布局可以抑制系統輻射干擾！

一、問題描述

該產品為外景相機，由核心控制板、傳感器板、相機、SD存儲卡、電池五部分組成。 外殼為塑料外殼。 小板只有兩個接口：DC5V外接電源接口和用于數據傳輸的USB接口。 通過輻射測試，發現存在33MHz左右的諧波噪聲輻射問題。

二、分析問題

本產品外殼結構為塑料外殼，非屏蔽材料。 整機測試時僅將電源線和USB線引出外殼。 干擾頻率是從電源線、USB線輻射出來的嗎？ 因此，進行了以下測試：

(1)僅在電源線上添加磁環，測試結果顯示改善并不明顯；

(2) USB線僅加磁環，測試結果：改善仍不明顯；

(3)USB線和電源線增加磁環，測試結果表明改善明顯，整體干擾頻點降低。

由上可知，干擾頻點是從兩個接口帶出來的，不是電源接口或USB接口，而是內部干擾頻點耦合到這兩個接口。 僅屏蔽一個接口并不能解決問題。

通過近場測量發現，干擾頻點來自于核心控制板的一個32.768KHz晶振，產生較強的空間輻射，使得周圍走線和GND耦合上32.768KHz諧波噪聲，然后通過 接口 USB 線和電源線。 晶振的問題是由以下兩個問題引起的：

(1)晶振距離板材邊緣太近，容易造成晶振輻射噪聲。

(2)晶振下方有信號線，可能會導致耦合晶振的信號線產生諧波噪聲。

(3)濾波器元件放置在晶振下方，濾波電容和匹配電阻沒有按照信號流向排列，使得濾波器元件的濾波效果變差。

三、解決方案

根據分析，得出以下對策：

(1)晶振的濾波電容和匹配電阻應靠近CPU芯片放置，遠離板邊；

(2)切記不要在水晶放置區域和下方投影區域鋪設地板；

(3)晶振的濾波電容和匹配電阻按照信號流向排列，靠近晶振放置整齊、緊湊；

(4)晶振應靠近芯片放置，它們之間的連線應盡可能短且直。

四、結論

現在很多系統晶振時鐘頻率高，諧波能量干擾強