晶振接地与不接地的区别是什么?

晶振接地与不接地的区别是什么?

答:晶振的接地处理,直接关系到整个系统的电磁兼容性和信号稳定性。

简单来说:如果应用对EMC有要求,晶振的外壳必须接地,而且不是随便接上就行,必须接好。 不接地或接地不良,往往是导致EMC辐射超标和系统不稳定的常见原因之一。

1. 原理:为什么晶振外壳需要接地?

晶振内部是一块切割好的石英晶体,当它高速振动时,其金属封装外壳与内部电路之间会形成一个寄生电容,并可能耦合外部的电磁干扰。同时,晶振本身在工作时,其金属壳就像一个微型天线,会向空间辐射干扰信号。

接地的作用:将外壳连接到地(GND),可以为这些干扰信号提供一个最低阻抗的回流路径,将它们直接引入系统地平面并中和掉,而不是让它们辐射到空间中去,或干扰内部电路。这本质上是一种屏蔽。

注:

两引线无源晶振没有接地脚,只有两个频率管脚。如下图所示:

晶振接地与不接地的区别是什么?

四脚无源晶振的接地脚通常为#2与#4,与外壳电路导通。频率管脚为#1和#3,如下图所示:

晶振接地与不接地的区别是什么?

晶振接地与不接地的区别是什么?

2. 区别对比:接地 vs 不接地

晶振接地与不接地的区别是什么?

3. 如何正确地接地?

连接方式:

最佳实践:在晶振外壳上使用铜带或金属屏蔽罩直接与PCB的地平面大面积接触。

常规实践:在PCB设计时,在晶振正下方的PCB顶层放置一个与地平面相连的接地焊盘,并在晶振安装后,确保其金属外壳与这个焊盘可靠焊接。

布局布线:

紧挨着地:晶振本身应尽可能靠近芯片(如MCU/PHY)放置,其下方的PCB区域必须是完整的地平面,不要走任何其他信号线。

接地过孔:在晶振周边密集放置地过孔,将这些过孔与晶振的地焊盘、以及内部的地平面紧密连接,为干扰电流提供最短的回流路径。

总结三点如下:

1、晶振外壳必须有可靠的接地处理,建议选择四引线无源晶体谐振器;

2、晶振必须紧挨着其负载芯片(如PHY、MCU)放置;

3、晶振必须远离板边、接插件、天线等区域。

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