如何快速掌握PCB上晶振布局

问题描述
某行车记录仪,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:
辐射源头分析
该产品只有一块pcb,其上有一个12mhz的晶体。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:
辐射产生的原理
从pcb布局可以看出,12mhz的晶体正好布置在了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。    
处理措施
将晶振内移,使其离pcb边缘至少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。
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。


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