晶振為什么不能放置在PCB邊緣？

晶振在布局時，一般是不能放置在PCB邊緣的，今天以一個實際案例講解。

某行車記錄儀，測試的時候要加一個外接適配器，在機器上電運行測試時發現超標，具體頻點是84MHz、144MHz、168MHz，需要分析其輻射超標產生的原因，并給出相應的對策，輻射測試數據如下：

圖1：輻射測試數據

1、輻射源頭分析

該產品只有一塊PCB，板子上有一個12MHz的晶體。其中超標頻點恰好都是12MHz的倍頻，而分析該機器容易EMI輻射超標的屏和攝像頭，發現LCD-CLK是33MHz，而攝像頭MCLK是24MHz。

通過排除法，發現去掉攝像頭后，超標點依然存在，而通過屏蔽12MHz晶體，超標點有降低，由此判斷144MHz超標點與晶體有關，PCB布局如下：

圖2：PCB布局圖

2、輻射產生原理

從PCB布局可以看出，12MHz的晶體正好布置在了PCB邊緣，當產品放置于輻射發射的測試環境中時，被測產品的高速器件與實驗室中參考地會形成一定的容性耦合，產生寄生電容，導致出現共模輻射，寄生電容越大，共模輻射越強；而寄生電容實質就是晶體與參考地之間的電場分布，當兩者之間電壓恒定時，兩者之間電場分布越多，兩者之間電場強度就越大，寄生電容也會越大，晶體在PCB邊緣與在PCB中間時電場分布如下：

圖3：PCB邊緣的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖

圖4：PCB中間的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖

從圖中可以看出，當晶振布置在PCB中間，或離PCB邊緣較遠時，由于PCB中工作地（GND）平面的存在，使大部分的電場控制在晶振與工作地之間，即在PCB內部，分布到參考接地板的電場大大減小，導致輻射發射就降低了。

3、處理措施

將晶振內移，使其離PCB邊緣至少1cm以上的距離，并在PCB表層離晶振1cm的范圍內敷銅，同時把表層的銅通過過孔與PCB地平面相連。經過修改后的測試結果頻譜圖如下，從圖可以看出，輻射發射有了明顯改善。

4、思考與啟示

高速的印制線或器件與參考接地板之間的容性耦合，會產生EMI問題，敏感印制線或器件布置在PCB邊緣會產生抗擾度問題。

如果設計中由于其他一些原因一定要布置在PCB邊緣，那么可以在印制線邊上再布一根工作地線，并多增加過孔將此工作地線與工作地平面相連。