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晶振能放置在PCB边缘么?(2)

晶振能放置在PCB边缘么?(2)

当晶振布置在PCB中间,或离PCB边缘较远时,晶振与参考接地板之间的电场分布示意图如下图4所示。当晶振布置在PCB中间,或离PCB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(GND)之间,即在PCB内部,分布到参考接地板的电场大大减小,即晶振与参考接地板之间的寄生电容大大减小。这时也不难理解为何晶振布置在PCB边缘时会导致辐射超标,而向板内移动后,辐射发射就降了。

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图4 PCB中间的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图处理措施:方案一:将晶振内移,使其离PCB地平面边缘至少有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。方案二:不改电路板的情况下选择放弃使用外部晶振,在软件中屏蔽外部晶振,采用单片机内部晶振。本次实验采用方案一,经过修改后的测试结果有明显的改善,如下图5所示,左右分别是整改前与整改后的整改前后辐射发射测试频谱图,可以明显看出整改后,辐射发射有明显的改善。

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图5整改前后辐射发射测试频谱图思考与启示(1)高dU/dt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;(2)杜绝高dU/dt的印制线或器件放置在PCB的边缘,如果设计中由于其他原因一定要布置在PCB边缘,那么可以在晶振印制线边上再布一根工作地(GND)线,并注意一定要在包地线上间隔一段距离就打过孔,把晶振部分围起来,如下图6示意;

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图6晶振包地示意图其理论依据同法拉第电笼:由于金属的静电等势性,可以有效屏蔽外电场的电磁干扰。法拉第屏罩无论被加上多高的电压内部也不存在电场。而且由于金属的导电性,即使笼子通过很大的电流,内部的物体通过的电流也微乎其微。在面对电磁波时,可以有效的阻止电磁波的进入。由于法拉第屏罩的静电屏蔽原理,在汽车、飞机等交通工具中的人是不会被雷击的。同样,也是因为法拉第屏罩的原理,有金属外皮的同轴电缆也可以不受干扰地传播讯号。

如果电梯内没有中继器的话,那么当电梯关上的时候,里面任何电子讯号也收不到。为防止干扰,一些精密仪器需放在笼内才可进行运作或量测。或者也可以再开一个洞,例如金属机身构造的的智能手机。(3)消除一种误解:不要认为辐射是由晶振直接造成的,事实上晶振个体较小,它直接影响的是近场辐射(表现为晶振与其他导体(如参考接地板)之间形成的寄生电容),造成远场辐射的直接因素是电缆或产品中最大尺寸与辐射频率波长可以比拟的导体;(4)此外,将晶振外壳接地可以在一定程度上减少这种干扰叠加到系统上。

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