晶振在數(shù)字電路中的作用有哪些?晶振在PCB板的設(shè)計布局了解一下

晶體的全稱是晶體振動器，可以說，晶體在電路中就是最常見的基本器件之一。為增進(jìn)大家對晶體的認(rèn)識，本文將對晶振在數(shù)字電路中的作用以及晶振在PCB板的設(shè)計布局予以介紹。如果你對晶體具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、晶振在數(shù)字電路中的作用有哪些

晶振在數(shù)字電路中的作用可以概括為以下幾點：

1.時鐘信號發(fā)生器：晶振通過其固有諧振頻率產(chǎn)生穩(wěn)定的時鐘信號，為數(shù)字電路提供時間基準(zhǔn)。這個時鐘信號是所有數(shù)字操作的同步源，確保數(shù)據(jù)采樣、處理和傳輸?shù)囊恢滦院蜏?zhǔn)確性。

2.頻率生成器：通過選用不同類型的晶振，可以生成不同頻率的時鐘信號，從而設(shè)定數(shù)字電路的工作頻率。這對于滿足不同應(yīng)用場景對處理速度的需求至關(guān)重要。

3.相位檢測器：在數(shù)字信號處理中，晶振可以幫助檢測和比較不同信號的相位差，這對于實現(xiàn)精確的信號同步和處理非常重要。

4.參數(shù)存儲單元：晶振的穩(wěn)定振蕩特性使其能夠在數(shù)字電路中用于存儲和保持關(guān)鍵參數(shù)，如時間間隔和頻率等，這對于實現(xiàn)復(fù)雜的時間控制功能至關(guān)重要。

綜上所述，晶體振蕩器在數(shù)字電路中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它為電路提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的時鐘信號，確保電路同步運行，設(shè)定電路的工作頻率，提高電路穩(wěn)定性，濾除電路噪聲和抖動。可以說，晶振是數(shù)字電路的“心臟”，控制著電路的節(jié)奏，是所有數(shù)字操作的指揮官。沒有晶振的準(zhǔn)確控制，數(shù)字電路將無法有效運行。

在未來，隨著數(shù)字電路技術(shù)的不斷發(fā)展，晶體振蕩器的作用將會變得更加重要。我們可以期待，在晶振的助力下，數(shù)字電路將會實現(xiàn)更高效、更精準(zhǔn)的操作，為人類社會帶來更多的便利和創(chuàng)新。

二、晶振在PCB板的設(shè)計布局

作為數(shù)字電路中的心臟，晶振影響著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)晶振的選擇，決定了數(shù)字電路的成敗。

由于晶振內(nèi)部存在石英晶體，受到外部撞擊等情況造成晶體斷裂，很容易造成晶振不起振，所以通常在電路設(shè)計時，要考慮晶振的可靠安裝，其位置盡量不要靠近板邊、設(shè)備外殼等地方。PCB對晶振布局時通常注意以下幾點：

①晶振不能距離板邊太近、晶振的外殼必須接地，否則易導(dǎo)致晶振輻射雜訊。

在板卡設(shè)計時尤其需要注意這點。外殼接地可以避免晶振向外輻射，同時可以屏蔽外來信號對晶振的干擾。如果一定要布置在PCB邊緣，可以在晶振印制線邊上再布一根GND線，同時在包地線上間隔一段距離就打過孔，將晶振包圍起來。

②晶振下方不能布信號線，否則易導(dǎo)致信號線耦合晶振諧波雜訊。

保證完全鋪地，同時在晶振的300mil范圍內(nèi)不要布線，這樣可以防止晶振干擾其他布線、元器件和層的性能。

③若濾波器件放在晶振下方，且濾波電容與匹配電阻未按照信號流向排布，會使濾波器的濾波效果變差。

耦合電容應(yīng)盡量靠近晶振的電源引腳，按電源流入方向，依容值從大到小順序擺放。

④時鐘信號的走線應(yīng)盡量簡短，線寬大一些，在布線長度和遠(yuǎn)離發(fā)熱源上尋找平衡。

以下圖布局為例，晶振的布局方式會相對更優(yōu)：

①晶振的濾波電容與匹配電路靠近MCU芯片位置，遠(yuǎn)離板邊。

②晶振的濾波電容與匹配電阻按照信號流向排布，靠近晶振擺放整齊緊湊。

③晶振靠近芯片處擺放，到芯片的走線盡量短而直。

在電路系統(tǒng)中，高速時鐘信號線優(yōu)先級最高。時鐘線是一個敏感信號，頻率越高，要求走線盡量簡短，以保證信號的失真度達(dá)到最小。

因為現(xiàn)在很多電路中，系統(tǒng)晶振時鐘頻率很高，所以干擾諧波出來的能量也強，諧波除了會從輸入與輸出兩條線導(dǎo)出來外，也會從空間輻射出來，這也導(dǎo)致若PCB中對晶振的布局不夠合理，會很容易造成很強的雜散輻射問題，并且一旦產(chǎn)生，很難再通過其他方法來解決，所以在PCB板布局時對晶振和CLK信號線布局非常重要。

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