第 7 阶段 · 布局原理 · 重点理解

7-07 Clock / Crystal(时钟 / 晶振):为什么要靠近相关引脚

沿相关引脚、晶体及配套电容理解紧凑的局部时钟连接。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

上一课看局部供电回路,现在看同一控制板的时钟区。晶体只是接到两个引脚,为什么不能放在板上任意空位?

快速理解 · 先找到相关引脚

Clock(时钟) 提供运行节奏。本课使用 Crystal(石英晶体,常口语称晶振) 与芯片内部电路共同形成时钟的示例;带电源、能输出时钟的有源振荡器是另一种器件,不能直接套用本图。

部分芯片把相关引脚标为 OSC_IN / OSC_OUT(振荡输入 / 输出端)。本例另有两颗 Load Capacitor(负载电容),分别连接到地;实际是否外置及其容量,应查具体器件资料。

同一块控制板 · 放大时钟引脚区域
相同连接关系,比较摆放带来的连接长度变化控制器振荡输入端振荡输出端晶体 负载电容负载电容 其他活动电路两颗电容分别接在相关节点与地之间,不是串入信号线。连接拓扑与位置的原创示意;无比例,不代替具体芯片参考布局。相同连接关系,比较摆放带来的连接长度变化控制器振荡输入端振荡输出端晶体 负载电容负载电容 两颗电容分别接在相关节点与地之间,不是串入信号线。连接拓扑与位置的原创示意;无比例,不代替具体芯片参考布局。

先找控制器的两个相关引脚,再切换远近位置。观察晶体的两条连接与电容返回,而不是只看晶体外壳。

通常应把晶体及配套器件安排在相关引脚附近,连接短而清楚,并照顾电容返回。不要让其他强活动电路的连接穿过这片局部区域。

为什么?深入理解 · 连接结构也参与电路

不是逻辑接对就结束

焊盘与走线会带来额外的电容、电感;拉长连接或扩大连接所包围的区域,会改变实际电路条件,并增加受到附近变化信号影响的机会。这里先建立布局直觉,不计算振荡器参数。

检查整组关系

晶体靠近芯片中心,却离相关引脚很远,仍可能需要绕行。电容只靠近晶体但地端绕远,也不等于整组连接紧凑。因此要沿引脚、晶体、配套元件和返回结构逐段看。

短不是唯一要求

还要留出制造装配空间,并遵守指定器件的参考布局。某些芯片对周边铜和地连接有专门建议;这些不能推广成所有板统一切地、统一挖铜的规则。

以后做 Layout 有什么用 · 确认依据,再安排位置
  1. 查 Datasheet(数据手册),确认实际使用的是外部晶体还是其他时钟源,以及对应引脚。
  2. 按厂商推荐关系准备配套器件,不给全部芯片套同一电容数值。
  3. 把相关连接安排紧凑,检查返回和周边干扰源,同时满足装配空间。
  4. 对照厂商硬件设计指南核对局部参考布局;位置看起来合理仍需后续电气验证。

下一课把视线移回外部接口,观察保护器件应怎样组织路径。

晶体离芯片外壳很近,但到振荡引脚要绕过其他电路,首先应检查什么?
提示

图中真正连接的是引脚,不是芯片中心。

原理依据与范围

芯片厂商振荡器设计指南,第7节支持相关器件靠近、连接简短和关注局部环境的原则。本课不照搬某一型号的电容值、周边铜或专门接地方案。

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基础PCB设计与布线基础技术未学习
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08布线未学习
09高速未学习
  • 9-15Allegro 17.4高速实操:从约束到布线、调整与检查待开放
  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

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11项目实战待开放

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