靠近IC放置: 將晶振盡量靠近其驅(qū)動(dòng)的芯片(如MCU、處理器)放置。這最大程度地縮短走線長(zhǎng)度,減少噪聲耦合、阻抗不匹配和信號(hào)衰減的風(fēng)險(xiǎn)。
短而直接的走線: 連接晶振的走線(XTAL_IN, XTAL_OUT)應(yīng)盡可能短、直且對(duì)稱。避免銳角轉(zhuǎn)彎,使用圓弧或45度角。
完整的地平面: 在晶振下方和周?chē)峁?span style="font-weight: 600;">完整、連續(xù)的地平面
負(fù)載電容布局: 將負(fù)載電容(C1, C2)非常靠近晶振引腳放置。它們的接地端應(yīng)通過(guò)短而寬的走線連接到干凈的地平面。避免使用過(guò)孔連接電容接地端(如果必須使用,確保過(guò)孔低阻抗且靠近焊盤(pán))。
避免高速/噪聲信號(hào)線: 遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)電源、高速數(shù)字信號(hào)線(如時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)總線)、射頻線路或其他噪聲源走線。保持足夠的間距,必要時(shí)用地線或電源線進(jìn)行隔離。
包地處理: 在晶振信號(hào)線兩側(cè)和下方鋪設(shè)地線(Guard Trace),并在地線上打上密集的接地過(guò)孔(Via Stitching),形成一個(gè)"法拉第籠",屏蔽外部噪聲干擾。
電源去耦: 在靠近晶振電源引腳處放置高質(zhì)量的陶瓷去耦電容(通常是0.1μF或0.01μF)。確保電源走線足夠?qū)挘越档妥杩埂?duì)于有獨(dú)立VDD引腳的晶振,此點(diǎn)尤其重要。
避免機(jī)械應(yīng)力:
在PCB布局時(shí),確保晶振遠(yuǎn)離PCB邊緣、安裝孔、連接器、開(kāi)關(guān)等容易受到擠壓、彎曲或沖擊的區(qū)域。
在裝配和使用過(guò)程中,避免對(duì)晶振本體或引腳施加外力。貼片晶振應(yīng)避免被夾具擠壓。
對(duì)于通孔晶振,引腳彎曲應(yīng)小心,避免在根部產(chǎn)生應(yīng)力。
防震與防沖擊: 在可能受到強(qiáng)烈振動(dòng)或沖擊的應(yīng)用中(如汽車(chē)電子、工業(yè)設(shè)備、便攜設(shè)備),考慮使用:
帶有金屬外殼的晶振(HC-49/SMD, UM系列等),其本身具有更好的機(jī)械強(qiáng)度。
使用硅膠固定膠/減震膠將晶振固定在PCB上,吸收振動(dòng)能量。
選擇抗沖擊規(guī)格更好的晶振型號(hào)。
外殼保護(hù): 如果環(huán)境惡劣(粉塵、油污、水汽),確保最終產(chǎn)品的外殼能提供足夠的保護(hù)。必要時(shí)在晶振區(qū)域局部使用三防漆(Conformal Coating),但需注意:
涂覆要均勻,避免在晶振外殼上形成過(guò)厚的涂層,否則可能影響散熱或引入應(yīng)力/改變等效電容。
確保三防漆不會(huì)滲入晶振外殼內(nèi)部(尤其是對(duì)于氣密封裝的晶振)。
選擇對(duì)晶振性能無(wú)不良影響的涂層材料(咨詢晶振和涂層供應(yīng)商)。
防靜電: 晶振對(duì)靜電敏感(ESD)。在操作、存儲(chǔ)和裝配過(guò)程中,嚴(yán)格遵守ESD防護(hù)規(guī)范(佩戴防靜電手環(huán)、使用防靜電墊、接地設(shè)備等)。避免用手直接觸摸引腳或金屬外殼。
溫度控制:
了解晶振的工作溫度范圍,確保其在設(shè)計(jì)環(huán)境中工作在此范圍內(nèi)。
避免將晶振放置在熱源附近(如功率器件、電源模塊、散熱器)。必要時(shí)進(jìn)行熱隔離或增加散熱措施。
對(duì)于溫度敏感的應(yīng)用,選擇溫度穩(wěn)定性更好的晶振(如TCXO、OCXO)。
濕度控制: 雖然大多數(shù)晶振是密封的,但長(zhǎng)期暴露在極端潮濕環(huán)境或凝露條件下仍可能有風(fēng)險(xiǎn)。良好的外殼密封、使用三防漆(見(jiàn)上文)以及控制工作環(huán)境濕度是有效的防護(hù)措施。
焊接溫度曲線: 嚴(yán)格遵守晶振制造商推薦的回流焊或波峰焊溫度曲線。過(guò)高的溫度或過(guò)長(zhǎng)的加熱時(shí)間會(huì)損壞晶振內(nèi)部的石英晶體或密封結(jié)構(gòu)。特別注意無(wú)鉛焊接工藝的溫度要求更高。
手工焊接: 如需手工焊接(如維修),使用溫度可控的烙鐵,快速焊接(<3秒/引腳),避免對(duì)同一引腳反復(fù)加熱。使用防靜電烙鐵。避免烙鐵頭直接接觸晶振本體(只接觸引腳)。
清潔: 焊接后如需清潔,使用對(duì)晶振材料安全的清潔劑,并避免使用超聲波清洗(強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)可能損壞晶振)。
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