PCB板電磁兼容設(shè)計(jì)關(guān)鍵良好的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)方案

在晶振和時(shí)鐘電路下面的局部地平面可以為晶振及相關(guān)電路內(nèi)部產(chǎn)生的共模RF電流提供通路，從而使RF發(fā)射最小。為了承受流到局部地平面的共模RF電流，需要將局部地平面與系統(tǒng)中的其他地平面多點(diǎn)相連。即表層的局部地平面與系統(tǒng)內(nèi)部地平面相連的過(guò)孔提供了到地的低阻抗。同時(shí)要注意的是要保證晶振底下地平面的完整性。使用完整地平面的信號(hào)的回流和信號(hào)本身方向相反，大小相等，能夠很好的互相抵消，可以保證其良好的信號(hào)完整性和電磁兼容特性。但是，如果地平面不完整，回流路徑中的電流與信號(hào)本身的電流不能相互抵消時(shí)(盡管這種電流不平衡有時(shí)候是不可避免的)，就會(huì)產(chǎn)生一部分共模電流。產(chǎn)生的共模電壓就會(huì)激勵(lì)連接的外圍結(jié)構(gòu)，造成較大的輻射。

如果布線從晶振下面穿過(guò)，特別是傳輸?shù)竭B接器的布線，不僅破壞局部地平面的作用，而且還會(huì)將晶振產(chǎn)生的噪聲通過(guò)容性耦合的方式耦合到穿過(guò)它下面的信號(hào)線，使這些信號(hào)線帶有共模電壓噪聲，如果這些信號(hào)線通過(guò)連接器又延伸出PCB，就會(huì)將噪聲帶出。這是一種典型的共模輻射問(wèn)題，原理如圖5所示。

3.3 端接設(shè)計(jì)

時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片不用的輸出管腳，比如：空載(開(kāi)路)，由于管腳開(kāi)路全反射可能會(huì)引起時(shí)鐘高次諧波的電磁干擾問(wèn)題。在單板上加備用端接是解決這個(gè)問(wèn)題的一種方案，但是備用端接采用電阻還是電容或者其他的端接方式時(shí)主要看空載所引起的電磁干擾的頻點(diǎn)。如果采用電阻端接，就要考慮由此帶來(lái)的功耗和驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電流;如果采用電容端接，可能會(huì)增加某些其他頻點(diǎn)的電磁干擾，因此電容的大小時(shí)要優(yōu)化電容值;如果不用管腳沒(méi)有端接，但是已經(jīng)通過(guò)試驗(yàn)證明了電磁干擾有足夠的裕度，就沒(méi)必要對(duì)未用管腳進(jìn)行額外的備用端接處理。

下面以3807數(shù)字時(shí)鐘芯片為例，用仿真試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)解釋備用端接的作用。圖6～圖8表示了芯片不用的輸出管腳時(shí)在開(kāi)路、接50 Ω對(duì)地電阻、接75 Ω對(duì)地電阻、接20 pF對(duì)地電容等方式時(shí)，驅(qū)動(dòng)腳的電流、頻譜分布及驅(qū)動(dòng)電流所產(chǎn)生的電磁輻射。

從上面的結(jié)果可以看出：

(1)開(kāi)路時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流最小，但有明顯的窄脈寬振鈴。就說(shuō)明如果驅(qū)動(dòng)器不用管腳空載(開(kāi)路)，驅(qū)動(dòng)器的功耗最小。但是由此會(huì)帶來(lái)一個(gè)不利的方面，那就是驅(qū)動(dòng)電流的頻譜中高頻分量會(huì)變大，有可能導(dǎo)致高頻的電磁干擾問(wèn)題。這一點(diǎn)通過(guò)圖7和圖8中的開(kāi)路驅(qū)動(dòng)電流的頻譜和電磁干擾曲線(藍(lán)色曲線)也可以得到驗(yàn)證。