晶振的選擇和PCB布局(二)
為了限制VCXO的調(diào)諧范圍,可通過改變外部并聯(lián)電容設(shè)置向上的調(diào)節(jié)范圍。并聯(lián)電容取值范圍為4 - 7pf,取決于電路板寄生電容。另一方面,向下的調(diào)節(jié)范圍取決于內(nèi)部變?nèi)?a target="_blank">二極管值,不能由外部改變。為了降低寄生電容對向上頻率調(diào)節(jié)范圍的影響,在電路板布局中應(yīng)盡可能的減少晶體引腳對地的寄生電容,保證引腳與地層和電源層之間的清潔。
1. X1 和X2 晶體引腳均為高阻引腳,必須小心處理。需確保晶體與X1,X2 引腳之間的連線距離最短,必須小于5mm。
2. 確保VDD引腳具有良好的退藕性。(VDD與地之間連接一個0.1uF電容)
3. 即使信號位于板內(nèi)層,也不能允許信號線靠近X1 和X2 引腳。在晶體引腳周圍使用接地保護(hù)環(huán)。在內(nèi)部或板反面使用接地保護(hù)敷銅。目前有很多表面封裝晶體可用。應(yīng)當(dāng)注意:通過圖中示意的孔將保護(hù)環(huán)與地相連。
1. Crystal下不可走線,電路儘量靠近c(diǎn)hip端,并且與其輸出時鐘相關(guān)的時鐘線走線等長,等阻抗。
2. trace儘量短,與其他信號需20mil間距,最好使用ground trace與其他信號隔離。
3.Crystal底下儘量不要走線。 如果實(shí)在要走線的話, 不能走線進(jìn)Crystal pin腳周圍50mil之內(nèi)。 尤其避免高速訊號。
系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分是時鐘,100M頻率對時鐘來說是200M。
FPGA的時鐘輸入要使用全局時鐘引腳。高熱下時鐘漂移,要加鎖相環(huán)同步電路。FPGA全部用同步設(shè)計,不直接用組合邏輯。
晶振參考最小化設(shè)計,電源部分需要加磁珠和小電容去耦,輸出加始端匹配(頻率不高就不用加匹配,遠(yuǎn)端有時也要加匹配,防反射,PCI除外),晶振下面鋪數(shù)字地,多打孔,孔挨著pin。
時鐘走線要看你采用什么分配方案。是公共時鐘同步還是源時鐘同步,要不要加時鐘分配器件,加幾級驅(qū)動。
實(shí)際走線長短根據(jù)分配方案和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具體計算(盡量偏短),時鐘分配器件下要鋪銅,未用引腳用1K電阻下拉到地。多級驅(qū)動要加PLL補(bǔ)償(補(bǔ)償值需要計算)。
國產(chǎn)133M及以上晶振不可靠,可以從33M倍頻產(chǎn)生133M,這樣好選材。要么選日本貨等。
時鐘輸出最好不分叉,實(shí)在不行最多分兩路(特指低速,高速必須點(diǎn)對點(diǎn)),其他情況必須加時鐘驅(qū)動。時鐘驅(qū)動最多帶2個負(fù)載,分叉后相位可能跑偏。
在布局上,時鐘電路周圍走低速低壓信號電路,遠(yuǎn)離電源,約束在同層走線,保證阻抗連續(xù),盡量走在少受干擾的內(nèi)層,晶振不要靠近板邊。走等長線的部分周圍要留出足夠的空間(注意3W規(guī)則,100M以上時鐘線必須拉圓弧線)。點(diǎn)對點(diǎn)、菊花鏈結(jié)構(gòu)最常用。晶振下最好不走線,尤其是高速信號線。注意大電容焊盤的特殊處理,要求保證大電流供電能力。
總之,時鐘是關(guān)鍵信號線,所有安排一律從優(yōu),要特殊照顧。
1.有正弦波輸出的貼片晶振,輸出負(fù)載為10k;如果10k的負(fù)載能力不夠,必須加緩沖電路,使PLL的參考與單片機(jī)的時鐘相隔離;
2.晶振輸出到PLL的信號線不能長,再加上TTL電平,輻射太厲害了;
3.晶振PCB表面鋪地,周圍通過過孔與底層大面積地相連;
4.晶振輸出接帶通濾波器,PLL輸出接帶通濾波器;
5.對兩個PLL分別進(jìn)行屏蔽;晶振輸出接兩個PLL,很難把信號線走短,最好是用同軸線從底層連接。
6.主要是做好屏蔽,尤其是接收電路部分,不光要屏蔽,還要考慮接地;
a)緩沖電路是指在你的晶振負(fù)載能力很弱的情況下使用,提高驅(qū)動能力,還起到隔離的效果,由于你現(xiàn)在使用TTL輸出電平的晶振,驅(qū)動能力強(qiáng),而且能改善PLL的帶內(nèi)噪聲,所以可以不加緩沖放大器,主要是要解決輻射干擾問題;如果有板子上地方,也可以加一個簡單的晶體管限幅放大器,會有點(diǎn)好處。
b)一般超短波頻段和微波頻段,射頻前端均是收發(fā)開關(guān)或雙工器-濾波器-LNA-濾波器-混頻模式;短波一般是收發(fā)開關(guān)-濾波器-混頻模式。
c)晶振輸出,我做過實(shí)驗,采用普通的陶瓷濾波器進(jìn)行濾波,效果是有改善,不過還是不是很理想。 所以我才采用電容強(qiáng)拉波形.