振荡器的PCB 布线规则
SiTime振荡器的PCB布板规则
- 介绍
正确去耦,旁路和电源去噪是确保振荡器性能 的关键,在PCB上的高速器件旁边放一个电容是一个通用的方法,这个电容的作用是:
- 提供周边器件一个瞬态电流
- 减小噪声在系统中的传递
- 电源噪声分流到地
对于单端和差分时的去耦,旁路和电源去噪做以下说明
- 去耦
对于振荡器这类高速电平间切换的器件对电源的要求是严格的,比如这种1ns的时钟上升时间要求电源能够及时提供相应的电流,但供电器件不总是能够满足这样的,就会造成电源电平的下降,为了确保能够提供足够的电流给相关的器件,作为一个本地能源,放置一个去耦电容解决这个问题。这个电容可以瞬时提供高速信号上升沿带来的电流需求,保证电源电压的稳定。
对于单端或是差分振荡器来说,放置一个0.1uF的陶瓷电容在VDD管脚和GND之间作去耦用。放置方式如下图:
所有的这些布线要用阻焊层覆盖。对于SiTime的4个管脚的器件,PIN1一般用作输出使能,待机,压控或是自动校准。布线要远离这个脚1mm,并与PIN1成直角。
对于SOT23的封装,我们可以用以下的电容许多放置方式:
布板的例子:
- 旁路:
现在的处理器的处理速度和数据速率很高,系统 就会产生相当大的噪声。旁边的时钟振荡器产生的方波信号,不仅含有怕需要的基波分量,同时也含有高次谐波分量,为了限制这些高次谐波噪声,用旁路电容。
在大多数应用中,0.1uF的解耦电容可以提供这个功能,无须另外的电容。
对于高于150MHz的差分振荡器,可以再放一个1nF 或是10nF的电容在电源边上作旁路
4, 电源噪声抑制
SiTime的振荡器内部有电源校准电路来消除电源的噪声,一般除了VDD与GND之间的0.1uF的电容外,无须再用其它器件。 对于高于6Gbps高速应用,例如: 8.5G bps的光纤通道应用或是10G以太网的应用,可用一个RC滤波电路:
R的选择要注意,由于它造成的压降要小于5%, 可用以下的参考:
差分振荡器需要的电流更高,可用LC滤波:
电感的阻抗很小,造成的压降小于 50mV, LC滤波也可以减小来自于电源网络的振荡器的潜在切换噪声,电阻 LC电路谐振频率的峰值。推荐参数如下:
- 电源供电管理
不推荐间接电源或是上升斜率很慢的电源芯片,这可以会造成振荡器不能正常工作。
- 板上布线
参考以下指导:
- 在VDD与GND间使用去耦电容减小噪声,以免对时钟信号造成影响,电容放置在VDD边上,尽可能靠近,1-2mm.
- 尽可能靠近使用这个时钟的芯片,靠近负载芯片。
- 限制时钟信号布线长度。
- 布线不要布在板边缘上。
- 振荡器的下边可以放置地层,不要放其它信号或电源。
- 时钟信号线不要使用过孔,过孔会改变传输线的阻抗引起反射。
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尽量使用直线布线,无法使用直线时,用两个45度的倒角或圆弧布线不要使用直角。
- 不在电源层或是地层布时钟线。
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差分时钟信号线保持等长
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1508CSP封装和2012QFN封装的布局
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1508CSP封装和2012QFN封装的布局
- 不要把PAD直接连接到覆铜区域或其它的较宽的PCB布线上,可能会引起由于装配过程中的热传导不一致导致焊接不良。
- 用一个长1-3mm,宽约0.15mm的线选连接到每一个PAD, 然后再连接到其它宽的布线或是覆铜区。
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高速率,大电流布线要远离振荡器,远离时钟输出脚和PIN1控制脚1mm以上。使用45度倒角避免信号间偶合。