PCB工程师总结：挑战PCB边缘的晶振布局

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一、问题描述
- S- b  ^- ]. ?: H% Y7 O! t2 z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：

9 B0 h7 I( s: @& p2 e3 @* m0 v

二、辐射源头分析
1 M6 Z6 X  I' L8 M* B( s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；

! @4 x5 F" y; E! e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：
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! }4 A  _, W% S/ q9 K三、辐射产生的原理
3 i7 ^8 G; s. t/ R2 U5 z# _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；
1 Z/ z) F8 S% }7 ^1 w
4 N0 S8 C5 L! x9 s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：

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0 G; `# `" ?2 EPCB 边缘的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图

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PCB 中间的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图
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  B" Y  r$ \6 X) h& e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。
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4 B: ?# m7 L2 r. U! k' }四、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。
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五、思考与启示
& V' J& a( y5 k) ]5 G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。

6 S0 _, R2 T; K( S7 w. S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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