PCB設計：?jiǎn)伟迳蠒r(shí)鐘晶體下面鋪地的好處

單板上時(shí)鐘設計的注意事項，主要從三方面考慮。

01布 局

1）時(shí)鐘晶體和相關(guān)電路應布置在PCB的中央位置并且要有良好的地層，而不是靠近I/O接口處。不可將時(shí)鐘產(chǎn)生電路做成子卡或者子板的形式，必須做在單獨的時(shí)鐘板上或者承載板上。如下圖所示，綠色框中部分下一層最好不要走線(xiàn)。

2）在PCB時(shí)鐘電路區域只布與時(shí)鐘電路有關(guān)的器件，避免布設其他電路，晶體附近或者下面不要布其他信號線(xiàn)：在時(shí)鐘發(fā)生電路、晶體下使用地平面，若其他信號穿過(guò)該平面，違反了映像平面功能，如果讓信號穿越這個(gè)地平面的話(huà)，就會(huì )存在很小的地環(huán)路并影響地平面的連續性，這些地環(huán)路在高頻時(shí)將會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題。

3）對于時(shí)鐘晶體、時(shí)鐘電路，可以采用屏蔽措施進(jìn)行屏蔽處理。

4）若時(shí)鐘外殼為金屬，則PCB設計時(shí)一定要在晶體下方鋪銅，并保證此部分與完整的地平面有良好的電氣連接(通過(guò)多孔接地)。

5）時(shí)鐘晶體下面鋪地的好處：晶體振蕩器內部的電路會(huì )產(chǎn)生射頻電流，如果晶體是金屬外殼封裝的，直流電源腳是直流電壓參考和晶體內部射頻電流回路參考的依靠，通過(guò)地平面釋放外殼被射頻輻射產(chǎn)生的瞬態(tài)電流?？傊?，金屬外殼是一個(gè)單端天線(xiàn)，最近的映像層、地平面層有時(shí)兩層或者更多層做為射頻電流對地的輻射耦合作用是足夠的。晶體下鋪地對散熱也是有好處的。

6）時(shí)鐘電路和晶體下鋪地將提供一個(gè)映像平面，可以降低對相關(guān)晶體和時(shí)鐘電路產(chǎn)生共模電流，從而降低射頻輻射，地平面對差模射頻電流同樣有吸收作用，這個(gè)平面必須通過(guò)多點(diǎn)連接到完整的地平面上，并要求通過(guò)多個(gè)過(guò)孔，這樣可以提供低的阻抗，為增強這個(gè)地平面的效果，時(shí)鐘發(fā)生電路應該與這個(gè)地平面靠近。

7）SMT封裝的晶體將比金屬外殼的晶體有更多的射頻能量輻射：因為表貼晶體大多是塑料封裝，晶體內部的射頻電流會(huì )向空間輻射并耦合到其他器件。

02特殊情況與后果

1）共用時(shí)鐘走線(xiàn)

對快速上升沿信號及時(shí)鐘信號采用輻射狀拓撲連接好于采用單個(gè)公共驅動(dòng)源的網(wǎng)絡(luò )串接，每個(gè)走線(xiàn)應該根據其特性阻抗采取端接措施來(lái)布線(xiàn)。

2）時(shí)鐘傳輸線(xiàn)要求與PCB分層

時(shí)鐘走線(xiàn)原則：在緊鄰時(shí)鐘走線(xiàn)層安排完整的映像平面層，減小走線(xiàn)的長(cháng)度并進(jìn)行阻抗控制。

錯誤的跨層走線(xiàn)和阻抗不匹配會(huì )導致：

• 線(xiàn)使用過(guò)孔和跳轉導致映像回路的不完整性。

• 映像平面上由于器件信號管腳上電壓隨著(zhù)信號的變化而變化產(chǎn)生的浪涌電壓。

• 如果走線(xiàn)沒(méi)有考慮3W原則的話(huà)，不同時(shí)鐘信號會(huì )引起串擾。

03布線(xiàn)

1）時(shí)鐘線(xiàn)一定要走在多層PCB板的內層。并且一定要走帶狀線(xiàn)；如果要走在外層，只能走微帶線(xiàn)。

2）走在內層能保證完整的映像平面，它可以提供一個(gè)低阻抗射頻傳輸路徑，并產(chǎn)生磁通量，以抵消它們的源傳輸線(xiàn)的磁通量，源和返回路徑的距離越近，則消磁就越好。由于增強了消磁能力，高密PCB板的每個(gè)完整平面映像層可提供6-8dB的抑制。

3）時(shí)鐘布多層板的好處：有一層或者多層可以專(zhuān)門(mén)用于完整的電源和地平面，可以設計成好的去藕系統，減小地環(huán)路的面積，降低了差模輻射，減小了EMI，減小了信號和電源返回路徑的阻抗水平，可以保持全程走線(xiàn)阻抗的一致性，減小了鄰近走線(xiàn)間的串擾等。