怎么样才能避开PCB边缘进行晶振布局

在进行电子设备的PCB设计时，晶振（振荡器）的布局是一个非常重要且需要细致考虑的环节。晶振是电子设备中用于提供稳定时钟信号的关键部件，其布局的优劣直接影响到整个设备的电磁兼容性能。在本案例中，涉及的是如何在PCB设计中规避晶振布局在边缘产生的辐射问题，以及如何有效地解决由此产生的电磁干扰（EMI）问题。问题描述部分提到了在对某行车记录仪进行测试时，发现在机器上电运行测试时出现的辐射超标问题。在排查中，发现超标的具体频点为84MHz、144MHz和168MHz，这些都是12MHz晶振的倍频，这是一个关键的发现。因为这意味着晶振可能成为辐射的源头。辐射源头分析部分详细说明了辐射的可能来源。PCB布局显示，12MHz的晶振正好布置在了PCB边缘，当产品在测试环境中时，高速器件与参考接地之间的容性耦合将导致寄生电容的产生，进而引发了共模辐射。寄生电容的大小和分布直接影响了辐射的强度。而晶振位于PCB边缘时，与参考地之间的电场分布和电场强度更为显著，导致辐射较大。辐射产生的原理部分，通过对比晶振位于PCB边缘和位于PCB中间的电场分布示意图，解释了晶振位置不同，电场分布和辐射强度的差异。当晶振位于PCB中间时，大部分电场被控制在晶振和工作地（GND）平面之间，即内部，这样分布到参考接地板的电场就大大减小了，辐射也随之降低。如何避开PCB边缘进行晶振布局部分，给出了具体的解决措施。建议晶振应至少离PCB边缘1cm以上的位置进行布局，并在晶振周围1cm的范围内敷铜，同时通过过孔将敷铜层与PCB地平面相连，这样可以有效降低电场分布到参考接地板的范围，减少辐射发射。通过这些措施，经过重新测试，辐射发射得到了明显改善。处理措施部分强调了在设计阶段就应该注意高速印制线或器件的布局，避免将它们布置在PCB边缘，以防止共模辐射问题的发生。如果因为设计需要必须布置在边缘，应考虑在印制线边上布置工作地线，并增加过孔与地平面连接，以此减小寄生电容，降低辐射。思考与启示部分提醒设计者，在高速印制线或器件与参考接地板之间存在容性耦合的情况下，会产生EMI问题。敏感的印制线或器件布置在PCB边缘会带来抗扰度问题，这可能导致设备对外部干扰的敏感性增加。因此，在设计时不仅要考虑晶振的位置，还要充分考虑整个PCB设计中的布局和接地策略，以保证设备的电磁兼容性和可靠性。通过上述分析，可以得出在PCB设计中，对于可能产生电磁干扰的敏感元件，如晶振，其布局位置的选择至关重要。合理规划晶振的位置，避免靠近PCB边缘，以及采取适当的接地措施，都是确保电子设备满足电磁兼容性标准的有效方法。这些知识和措施对于电子工程师在进行PCB设计时具有重要的指导意义。