我们都知道,构建一套完整且正确的数字电路需要做出很多复杂的步骤。为了实现某些特定的功能及性能,我们除了选取合适的电子元件以外,还要考虑如何以最佳的方案把它们构建在一起。那么,何时是一个最佳的时间来解决时钟信号的问题呢?换句话说,晶体谐振器或晶体振荡器是优先考虑还是放在最后再考虑呢?
认为在电路布线设计之初,尽早将晶体谐振器和/或晶体振荡器合理配置到电路板上。根据多年在频率元件应用领域的研究与实践,我们发现优先设计晶振电路的优势如下:
可将电磁干扰等问题降至最低。
可以提高集成度并减小整体电路板尺寸。
降低成本,优化产品性能。
通常,构建电路板的第一步是通过方案/图纸/BOM了解产品,然后开始查看适合的电子元件和芯片型号。例如,大多数功能型电路板将使用到微处理器(MCU)来执行特定功能,例如蓝牙、Wi-Fi、视频或音乐。但是,芯片必须由合适的周围组件(电源,晶体振荡器,存储器,输入/输出,天线等)支持才能工作。最重要的部分是确保时钟信号以最佳水平工作。提供时序信号的晶体振荡器与芯片的作用同样重要,因为一旦该信号处于不稳定状态,芯片也无法正常工作,就像正在运行的车辆失去了控制。
晶振时钟信号布线设计建议:
避免信号走线出现直角弯曲。
振荡电路中的走线长度应尽可能短,并且不得与其他信号线交叉。
不要在晶体谐振器下方布置接地线(GND)
针对多层电路板,请勿在晶体谐振器下布置数字/RF 信号线或电源。
事实上,许多工程师更关心微处理器,而不是晶振,这就如同我们只关心一个人的大脑,而不去关注一个人的心脏,是一个道理。
把晶振电路放到最后设计的弊端是什么呢?选取部分实际案例如下:
晶振本应尽可能靠近芯片,以获得最佳性能(最小化噪声和信号衰减),结果可能导致整个布线设计重新配置。
忘记在电路板上为插件晶振打孔。
当客户焊接晶体振荡器至电路时,发现本应悬空处理的脚1焊盘电路错误的进行了接地设计,导致晶振无法工作。
最终为晶振选型时,发现根本没有所需尺寸的晶振封装类型,比如MHz的SMD3215。
最终采购晶振时,发现设计方案为有源晶振应用方案,却忘记铺设供电电路。
当电路板设计完成后,才发现焊盘数本应为4,却采用了2焊盘设计。
以上错误设计均可能带来部件损失、电路板重新设计或工时损失等问题。如果您正在寻找高精度及高可靠性的晶振产品,或寻求时钟信号解决及优化方案,将为你提供合适的频率产品及专业技术服务。