我们常说的PCB板其实是Printed Circuit Board的英文缩写,PCB板是一种印制电路板,发展历史已有一百多年,主要是应用到电子设备上,PCB板承载了许多电子元器件,作用是提供石英晶振,电阻,电容,二极管,电感,传感器,滤波器等电子元件电气连接。PCB板上的频率元件一般都是各种封装尺寸的贴片晶振,或者是49S型假贴片晶振,每个厂家使用的PCB板都不同,所以使用的石英晶体谐振器也不一样。CEOB2B晶振平台作为全球最专业,最专一的晶振单一平台,教大家如何正确的布置PCB晶振,以下资料可供参考。
一、问题描述:
行车记录仪,测试的时候要加一个外接适配器,在机器上电运行测试时发现超标,具体SMD晶振频点是84MHZ、144MH、168MHZ,需要分析其辐射超标产生的原因,并给出相应的对策。辐射测试数据如下:
二、辐射源头分析:
该产品只有一块PCB,其上有一个12MHZ的晶振。其中超标频点恰好都是12MHZ的倍频,而分析该机器容易EMI辐射超标的屏和摄像头,发现LCD-CLK是33MHZ,而摄像头MCLK是24MHZ;通过排除发现去掉摄像头后,超标点依然存在,而通过屏蔽12MZH晶体,超标点有降低,由此判断144MHZ超标点与晶体有关,PCB布局如下:
三、辐射产生的原理:
从PCB布局可以看出,12MHZ的贴片晶振正好布置在了PCB边缘,当产品放置与辐射发射的测试环境中时,被测产品的高速器件与实验室中参考接地会形成一定的容性耦合,产生寄生电容,导致出现共模辐射,寄生电容越大,共模辐射越强;而寄生电容实质就是晶体与参考地之间的电场分布,当两者之间电压恒定时,两者之间电场分布越多,两者之间电场强度就越大,寄生电容也会越大,晶体在PCB边缘与在PCB中间时电场分布如下:
PCB边缘的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图
PCB中间的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图
从图中可以看出,当高精度晶振布置在PCB中间,或离PUB边缘较远时,由于PCB中工作地(GND)平面的存在,使大部分的电场控制在晶振与工作地之间,即在PCB内部,分布到参考接地板去的电场大大减小,导致辐射发射就降低了。
四、处理措施
将压电石英晶体谐振器内移,使其离PCB边缘只是1cm以上的距离,并在PCB表层离晶振1cm的范围内敷铜,同时把表层的铜通过过孔与PCB地平面相连。经过修改后的测试结果频谱图如下,从图可以看出,辐射发射有了明显改善。
五、思考与启示
高速的印制线或器件与参考接地板之间的容性耦合,会产生EMI问题,敏感印制线或器件布置在PCB边缘会产生抗扰度问题,如果设计中由于其他一些原因一定要布置在PCB边缘,那么可以在印制线边上再布一根工作地线,并多增加过孔将此工作地线与工作地平面相连。