一种PCB板晶振布线结构的制作方法

本实用新型涉及汽车智能控制技术领域，尤其涉及一种pcb板晶振布线结构。

背景技术：

目前，在汽车领域的印制电路板的设计中，由于如今时钟信号的速率高，并且敏感易被干扰，但其信号对整个系统的稳定性极其重要。由此对无源晶振电路的在印制电路板上的布局布线有以下原则：

1.晶振模块的布局尽可能的靠近芯片端，并且晶振与芯片需在同一平面，以减小布线长度，从而减小干扰与被干扰的可能性。

2.针对晶振模块，需要在模块的四周铺地铜，从而使模块整体与外界隔离，达到屏蔽外界干扰的目的。

3.针对无源晶振信号严格控制信号线阻抗50ω的线宽，并且相邻层必须参考地，以确保信号在整个路径以及其信号的返回路径(参考平面)的完整性。

随着如今印制电路板的趋势向高密度且小面积的方向发展，这就带来更多的串扰问题。如图1所示，现有的设计中，无源晶振y1的匹配电容c1、c2的地与保护晶振模块的保护地是互连在一起的，因此，在保护地附近的其他信号就有可能把干扰耦合在保护地上，从而间接的影响到晶振的匹配电容的地，这可能会导致晶振输出的信号的质量下降，严重的可能会影响整个系统的稳定性，导致研发的周期变长，以及重新开发印制电路板带来的成本问题。

对现有技术存在的缺陷，提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是针对现有技术结构上的缺点，提出一种pcb板晶振布线结构，该设计将晶振模块本身的保护地与晶振模块内部的匹配电容的地区分开，从而解决地被干扰的问题。此外这一方案让整个整体更加紧凑，从而使时钟的互连可以更短，这就意味着更好的信号完整性以及更小的被干扰的可能性。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型实施例提出的一种pcb板晶振布线结构是通过以下技术方案实现的:

一种pcb板晶振布线结构，所述pcb板包括多层相互层叠设置的用于传输信号的信号层，且其中一外层的信号层上设有晶振模块；所述晶振模块包括晶振、第一电容和第二电容；所述晶振的第二引脚连接所述第一电容，所述晶振的第一引脚连接所述第二电容；其特征在于：所述第一电容和第二电容另一端相接并通过单点接地过孔连接到相邻信号层的参考地。

所述过孔为通孔，所述通孔直径不小于0.30mm。

所述通孔直径为0.30mm-0.50mm。

所述通孔直径为0.35mm。

所述pcb板还包括控制器，所述控制器包括时钟输入引脚和时钟输出引脚，其中，所述时钟输入引脚通过一电阻分别与所述晶振的第二引脚、所述第一电容连接，所述时钟输出引脚分别与所述晶振第一引脚、第二电容连接，用于驱动所述晶振以形成时钟信号。

所述设置有晶振模块的信号层上还设置有保护晶振模块的保护地。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：整个晶振模块通过单点地的形式与系统地连接，从而保护晶振模块有一个更干净的地，给系统提供更稳定的时钟。与以前的方案相比现有布局更加紧凑，晶振模块的屏蔽干扰的能力更强。从而提升上系统的稳定性。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本实用新型上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1现有pcb板晶振模块设计；

图2为本实用新型实施例pcb板带有晶振模块的信号层的结构示意图；

图3为本实用新型实施例晶振模块部分的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图3所示，其为晶振模块的原理图，从左往右依次是控制器(车载mcu)的时钟输入引脚和时钟输出引脚、电阻r1、晶振y1、第一电容c1、第二电容c2。时钟输入引脚通过电阻r1分别与晶振y1的第二引脚、第一电容c1连接；时钟输出引脚分别与晶振y1第一引脚、第二电容连接c2，用于驱动晶振y1以形成时钟信号。晶振y1的第二引脚连接第一电容c1，晶振y1的第一引脚连接第二电容c2。第一电容c1和第二电容c2的另一端相接并接地。

参见图2所示，图2为其在印制电路板上的互连形式，和现有技术不同的是，第一电容c1和第二电容c2通过单点接地过孔连接到相邻信号层的参考地。

对于高速时钟信号而言，印制电路板(pcb)中的过孔的寄生电感比寄生电容更加重要。随着时钟速率的提高，其信号对电感越来越敏感。我们这里的过孔均为通孔。

以下有一个针对过孔的电感的大小有一个近似：l＝5.08h[in(4h/d)+1]

其中，l＝通孔电感，单位nh

h＝通孔长度，in

d＝通孔直径，in

针对同一产品，通孔的长度是一定的，因此越大的通孔可以得到更小的电感，从而对时钟的影响也越小。但大的通孔意味着需要更大的布局布线空间，对成本的需要也越大。因此需要选择合适大小的通孔，通孔直径(内径)0.30mm到0.5mm是相对优选的实施方式。

在本实施例中所选用的通孔直径(内径)0.35mm，外径0.65mm。

以下通过如下实验对本实用新型实施例改进方案进行评估：

采用型号为txc的ah03200009无源晶振，制作图1和图3两种振荡电路。该晶振的参数信息如表1：

表1：

采用下述的评估项目：

谐振频率:在室温条件下，用信号分析仪进行无线非接触方式测量石英晶体谐振频率。

波形电压:在室温条件下，用示波器电压探棒接触石英晶体引脚测量谐振信号波形电压峰-峰值。

起振时间:在室温条件下，用示波器一个通道连接芯片直流电源供应点，另一个信道连接石英晶体引脚。开机后，选取直流电源开始供应处为起点，振荡信号振幅达到稳定振荡振幅的80％处为终点，期间的时间差为起振时间。(参考标准iec-60679-6)

消耗功率:在室温条件下，石英晶振所消耗的功率。

负阻(|-r|):在室温条件下，石英晶体振荡电路所能提供的最大负性阻抗。(参考标准iec-60444methodb)

频率-温度特性:在-40℃～+85℃温度连续变化条件下，石英晶体谐振频率的变化特性。

室温条件，指的是在开放空间中，温度为25℃(+/-3℃)，湿度为50～70％。

频率偏差＝(谐振频率-标称频率)/标称频率，频率相对偏差＝频率偏差-单体自身频率偏差(fl)。

上述评估实验中，所用仪器设备如下：

石英晶振单体电气特性:s&a250b石英晶体电气特性量测系统

石英晶振上板电气特性:

评估结果：

石英晶振单体电气特性(室温条件下)如表2所示：

表2：

石英晶振上板电气特性如表3所示：

表3：初始状态:c12017＝8pf，c12016＝8pf

由上述评估项目可以看出，本实用新型实施例在整个晶振的工作温度范围内，其频率偏差均优于现有技术，具备更稳定的时钟频率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：整个晶振模块通过单点地的形式与系统地连接，从而保护晶振模块有一个更干净的地，给系统提供更稳定的时钟。与以前的方案相比现有布局更加紧凑，晶振模块的屏蔽干扰的能力更强。从而提升上系统的稳定性。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。