
晶振和电容哪个更应该靠近MCU?
答:原则上晶振应该比负载电容更靠近MCU的OSC引脚。
如果违背这个原则(例如把电容放在MCU和晶振之间,导致晶振离MCU较远),在低端消费类产品中可能侥幸工作,但在工业级、汽车电子或对EMC要求严格的场合,很容易出现低温不起振、辐射超标、系统死机等严重问题。关于该问题,晶诺威科技详解如下:
1、 为什么晶振要最靠近MCU?
晶振(晶体振荡器)与MCU之间的连线是高阻抗、高频率的模拟信号线。这条线非常容易吸收噪声,也容易辐射噪声。
减小寄生电容:如果晶振离MCU太远,PCB走线过长会增加寄生电容,导致振荡频率不准,甚至无法起振。
减少天线效应:长走线会像天线一样接收外界电磁干扰,导致时钟抖动;同时也会向外辐射高频谐波,造成EMI(电磁干扰)测试超标。
保证负阻:晶振起振需要足够的负阻来克服损耗,过长的走线会引入额外电阻和电容,可能导致低温或电压波动时停振。
所以,晶振必须紧贴MCU的OSC_IN和OSC_OUT引脚,走线尽量短、等长、且不要打过孔。
2.、负载电容的位置
负载电容(通常两颗,分别接在晶振的两条腿到地之间)的作用是和晶振配合产生谐振。
电容应放在晶振的“外侧”:正确的布局顺序是:MCU —— 晶振 —— 负载电容。也就是说,晶振在中间,电容放在晶振远离MCU的那一侧,或者放在晶振的两侧(但路径要短)。
电容与晶振的环路要小:电容的地线要非常短,直接通过过孔打到完整的地平面(或通过敷铜连接到地)。如果电容放在MCU和晶振之间,会破坏晶振到MCU的短路径,这是错误的。
3、 特殊情况:有源晶振 vs 无源晶振
上述讨论针对的是最常见的无源晶振(晶体,Crystal)。
无源晶振:晶振最靠近MCU,电容其次。
有源晶振(振荡器,Oscillator):它是一个独立的模块,内部包含了谐振器和振荡电路。此时,它输出的是方波。这种情况下,有源晶振本身应尽量靠近MCU的时钟输入引脚,不需要外部负载电容(或者只需要在电源脚加去耦电容),此时它和电容的优先级对比就不存在了。
总结:布局黄金法则
1、 最短路径:晶振到MCU引脚的走线越短越好,绝对不要在中间穿插其他元件或过孔。
2、 电容的位置:负载电容放在晶振的外侧(相对于MCU),或者与晶振并排,确保MCU到晶振的连线不经过电容的焊盘。
3、 地回路:晶振下方尽量不要走其他信号线,建议在晶振和电容的正下方铺一层完整的地,并打多个过孔连接主地,这比单纯纠结1mm的距离更重要。
