晶振倍頻干擾(即高次諧波輻射)是電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)中非常棘手的問(wèn)題,通常表現(xiàn)為在25MHz基頻的5次、7次諧波處(如125MHz, 175MHz等)出現(xiàn)輻射超標(biāo)。這通常是因?yàn)榫д褫敵龅姆讲?a target="_blank">信號(hào)含有豐富的諧波成分,加上PCB布局不當(dāng),使其變成了高效的輻射天線。
建議從源頭抑制、路徑切斷到電路優(yōu)化等以下幾個(gè)方面解決:
一、優(yōu)化PCB布局與布線(成本最低,最常用)
這是解決輻射問(wèn)題的第一步,很多時(shí)候僅僅通過(guò)改板就能解決大部分問(wèn)題。
- 包地處理(Guard Ring): 使用GND網(wǎng)絡(luò)環(huán)繞晶振的信號(hào)線(特別是輸出端),并在周?chē)蛞慌沤拥剡^(guò)孔(Via)。這能切斷信號(hào)向外輻射的路徑,相當(dāng)于給信號(hào)線加了一道“圍墻”。
- 縮短走線長(zhǎng)度: 晶振輸出引腳到主芯片的走線必須盡可能短且直,避免走線過(guò)長(zhǎng)形成天線效應(yīng)輻射噪聲。
- 底層挖空與鋪地:
①貼片晶振正下方的PCB層(尤其是表層)不能走其他信號(hào)線,最好將晶振下方的參考層(如地平面)進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹巴诳铡碧幚?,或者確保有完整的地平面作為回流路徑。
②如果晶振外殼需要接地,必須確保接地引腳與地平面的低阻抗連接。
二、增加吸收與濾波電路(硬件整改)
如果改板來(lái)不及,或者需要進(jìn)一步降低輻射,可以在電路中增加元件。
- 串聯(lián)電阻/磁珠: 在晶振輸出引腳串聯(lián)一個(gè)0Ω~33Ω的小電阻(靠近晶振放置),可以抑制高頻諧波的振蕩,減小信號(hào)邊沿的過(guò)沖和振鈴,從而降低EMI。
- RC吸收電路: 在晶振輸入/輸出引腳對(duì)地增加一個(gè)RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)(例如串聯(lián)10~100Ω電阻,對(duì)地并聯(lián)10~100pF電容),可以吸收特定頻段的諧振能量。
- 電源濾波: 在晶振的電源引腳(VCC)處,必須放置去耦電容(通常為0.1μF陶瓷電容),且電容要盡量靠近電源引腳。這能濾除電源線上的高頻噪聲,防止噪聲通過(guò)電源線輻射。
三、更換晶振類(lèi)型(源頭治理)
如果電路板已經(jīng)定型,無(wú)法修改走線,更換晶振型號(hào)是直接有效的辦法。
- 展頻晶振(Spread Spectrum): 這種晶振通過(guò)微小的頻率調(diào)制,將原本集中在單一頻點(diǎn)的能量分散到一個(gè)頻帶范圍內(nèi),從而大幅降低峰值輻射功率(通??山档?0dB以上)。

- 有源晶振(帶使能端): 相比無(wú)源晶振,有源晶振輸出波形質(zhì)量更好(通常是方波或 clipped sine wave),且驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng),受外圍電路影響小,輻射特性通常優(yōu)于無(wú)源晶振。
- 選擇低EMI型號(hào): 選購(gòu)時(shí)關(guān)注晶振的相位噪聲和諧波抑制指標(biāo),低相位噪聲的晶振通常諧波能量也較低。
四、屏蔽與隔離(物理手段)
作為最后的大招,適用于輻射非常嚴(yán)重的場(chǎng)景。
- 加屏蔽罩: 使用金屬屏蔽罩(Can)將整個(gè)晶振及其電路罩住,并確保屏蔽罩與PCB地平面有良好的低阻抗連接(四周打滿過(guò)孔)。
- 單點(diǎn)接地: 對(duì)于無(wú)源晶振,確保其兩個(gè)引腳的接地設(shè)計(jì)合理,避免地環(huán)路引入噪聲。
總之建議你先檢查PCB上晶振周?chē)欠褡隽税靥幚?,這是最容易被忽視但效果最好的方法。如果不行,再嘗試在輸出端串聯(lián)一個(gè)小電阻。
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