一场由画板引发的血案:从“不起振”到“干扰王”,你的Layout是救人还是补刀?
你的内心OS:我不过是画了个晶振,怎么就跟拆弹一样刺激?

别慌!今天,咱就把这晶振界的“妖魔鬼怪”一网打尽

BOSS战:【名称混淆怪】这货是万恶之源,不干掉它,后面全是徒劳。

晶体(Crystal):是社恐。自己不会动,需要靠MCU这个“老板”给它供电、推它一把,它才极不情愿地开始振动。便宜,但矫情。

晶振(Oscillator):是自带干粮的社牛。它内部有电源、有供电驱动电路,是个完整模块。你只要给它供电(VCC/GND),它立马给你个稳定时钟信号。稳如老狗,但贵点。

在正式开写前,让我先分享一下多年前踩过的一个晶体坑,当时刚入职一家创业公司,前硬件工程师简单交接下工作,对其原理图检查没有问题,对他设计的PCB并没有过多逐一检查,当样板子回来,第一大坑,晶体不起振!你猜是什么原因,PCB封装不对,脚位不是按标准逆时针来估的,后面了解才知道,当时他自也不没做封装,不知用哪里库的封装,正常SMD3225封装的1,3对角是信号,2,4是接地,他用的PCB封装的脚位置不对(错位2脚放1脚位置,其他都错位了)结果贴上就把信号接地了,起振才怪!好在晶体供应商给力,随身带了小号封装的2025封装,转90度就能搞定。

其实有不少工程师为了省时,用了别人或同事做的封装,都多少出过问题,要么脚顺序和SCH对不上,要么焊盘尺寸问题!

好了,今个就做个晶体布局和布线的经验,输出给大伙聊聊。

1. 布局之道:给“晶振大爷”选个好风水

【怎么做】:把它当祖宗供着!紧贴MCU,但远离板边、电源、发热大户这些“煞气”重的地方。

【为什么】:路径越短,信号越纯真。离干扰源远点,防止它“学坏”。

2. 电容护法:左青龙,右白虎

     【怎么做】:负载电容,必须是晶振的贴身侍卫!距离超过3mm就算失职!

    【为什么】电容是它的“能量胶囊”和“稳压器”。离远了,药效跟不上,大爷立马“气虚波动”给你看。

高频晶振(8MHz以上)频率越高,往往要求更严格,通常≤2-3mm。

低速RTC晶振(如32.768kHz)建议<5mm。

3. 清场!清场!清场! 

【怎么做】:以晶振为中心,画一个 “5mm结界” (约200mil)。结界内,禁止任何闲杂元件(电阻、LED)入内!晶振方不要走高频信号线(如DDR、RF)

【为什么】 它们是“窃窃私语”的干扰源,会让你的时钟信号“心神不宁”。

4. 走线:给它修一条“VIP高速专线”

晶振的N种死法:别再让我的钟“瞎摆烂”了!

【怎么做】:时钟线,必须是所有线里最靓的崽最短、最粗(满足阻抗)与其他线保持3W原则3倍线宽)的距离。信号包地,别像下图这种,存在风险!

【为什么】 减少损耗,避免它变成一根“广播天线”,向全板“嘚瑟”它的信号。

由于信号微弱,长走线易受干扰,且会增加寄生电容

5. 地线护卫:打造“铜墙铁壁”

【怎么做】:在时钟线旁边,安排忠诚的“地线保镖” 一路护送(包地处理)。在晶振下方的地层,大面积铺地,形成一个“法拉第笼”。

【为什么】 保镖能吸收它产生的“王霸之气”(EMI),笼子能保护它不受外界“妖邪”(干扰)入侵。

6. 过孔?那是“万丈深渊”!

【怎么做】严禁在晶振脚下打过孔! 实在要换层,请滚远点(>50mil)再打,并且地孔伴随。

【为什么】 一个过孔就是一个寄生电容陷阱,会让你的时钟频率“脚下一滑,跌入深渊”。

板画完了?别急着投板!你离封神,只差最后一步“天劫自查”!

焊盘尺寸够不够大?别让贴片机“绣花”!

对于多层沉金板,防止焊接晶体地脚“虚焊”!建议接地焊盘,采用热焊盘。

对封装!第10086次提醒:(有源)有方向!

五字真言,总结关键原则

  1. 远:远离板边、远离热源、远离干扰源与敏感信号。

  2. 近:靠近IC放置,匹配电容靠近晶振。

  3. 挖:晶振正下方相邻层挖空,以减少寄生电容和隔热。

  4. 包:用地平面包裹和屏蔽晶振及相关信号线,提供完整参考和回流路径。

  5. 短:信号线短而直,回流路径短。

    如果上面全烂熟于心,那恭喜你!成功通关!

    你在晶振身上栽过哪些坑?是“死活不起振”还是“EMC测试变迪厅”?来评论区吐槽!

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智能硬件设计避坑指南

另外我建立一个的硬件工程师技术交流群,电路设计、PCB Layout、嵌入式硬件、元器件选型等硬件技术的交流乐园。咱们可以晒方案、聊踩坑、问难题、分享干货 。

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