淺談PCB中設(shè)計的時鐘電路

一、晶體

在一個電路系統(tǒng)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(tǒng)的時鐘出錯了，系統(tǒng)就會發(fā)生紊亂，因此在PCB 中設(shè)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(chǎn)生的，但追根溯源， 還是由上述三者之一產(chǎn)生的。

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(shù)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(jīng)過電容后經(jīng)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

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

則也是通用的?；镜碾娐吩O(shè)計如下圖：

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。

二、晶體電路布局時，兩個電容靠近晶體放置 ，布局效果圖如下：

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：

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

如下圖 ，設(shè)計思路還是一致的：

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(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; 由于晶體時鐘波形為正弦波，所以此處按模擬設(shè)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(qū)域相當于模擬區(qū)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(shè)計 Edited by Kevin

四、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(shè)計如下圖：

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

流地孔；

5. 其他信號與時鐘信號保持 4W 間距；

6. 包地處理，并加屏蔽地孔；

五、時鐘分配器

時鐘分配器種類比較多，在設(shè)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：

PCB 設(shè)計如下圖：

布局、布線總結(jié)：

1. 時鐘發(fā)生電路要靠近時鐘分配器，常見的時鐘發(fā)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(fā)熱量大的器件；

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