一、EMC晶振电路设计与整改经验

（一）电路设计阶段

1. 合理选择晶振参数

• 根据系统需求选择合适的晶振频率、负载电容、驱动能力等参数。例如，对于低功耗应用，应选择低功耗型晶振；对于高频应用，需考虑晶振的相位噪声和抖动特性。选择合适的晶振参数可以减少后续的EMC问题。

2. 优化布局与走线

• 将晶振尽可能靠近芯片引脚放置，以减少信号传输路径上的阻抗和干扰。晶振的走线应尽量短且直，避免过孔，因为过孔会引入寄生电感和电容，影响信号完整性。同时，晶振走线应远离高速信号线和敏感的模拟信号线，防止信号之间的串扰。

• 在晶振周围设置大面积的地平面，并在晶振下方及周围区域避免走线，这样可以为晶振提供良好的参考电位，减少电磁干扰。对于高频晶振，还可以考虑在其周围设置屏蔽罩，并将屏蔽罩接地，以进一步降低辐射。

3. 电源滤波与去耦

• 晶振的电源引脚需要有良好的滤波和去耦措施。在电源引脚处放置去耦电容，如0.1μF和10μF的电容并联，且电容应尽量靠近晶振引脚。去耦电容的作用是滤除电源中的高频噪声，为晶振提供稳定的电源电压。此外，电源走线应尽量短且宽，以降低电源阻抗。

4. 匹配电容选择

• 对于无源晶振，需要根据晶振规格书的要求选择合适的谐振电容。负载电容的大小会影响晶振的起振频率和稳定性。如果负载电容过大，晶振的起振频率会降低；如果负载电容过小，晶振可能无法正常起振。因此，需要精确计算并选择合适的负载电容。

5. 增加阻尼电阻

• 在晶振的输出端或输入端串联适当的电阻或磁珠，可以有效抑制振铃和过冲信号。例如，在MOSFET的栅极串联电阻，用于阻尼作用，减缓信号上升沿。这样可以减少高频信号的辐射，降低EMC问题的风险。

（二）整改阶段

1. 测试与分析

• 在整改之前，需要对晶振电路进行全面的测试和分析。使用频谱分析仪、示波器等设备，测量晶振的输出信号频率、幅度、相位噪声、抖动等参数，以及其对周围电路的电磁干扰情况。通过测试结果，确定晶振电路存在的EMC问题，如辐射超标、信号干扰等。

2. 针对性整改

• 根据测试分析结果，采取针对性的整改措施。例如，如果晶振的辐射超标，可以考虑增加屏蔽措施，如在晶振周围设置金属屏蔽罩，并将屏蔽罩接地；如果晶振的信号干扰其他电路，可以调整晶振的布局和走线，增加晶振与被干扰电路之间的距离，或者在晶振的输出端串联磁珠等滤波元件。

3. 验证与优化

• 整改完成后，需要对晶振电路进行再次测试和验证，确保整改措施有效，EMC问题得到解决。如果测试结果仍然不理想，需要进一步分析原因，优化整改措施。例如，调整屏蔽罩的接地方式、增加更多的去耦电容等，直到晶振电路满足EMC要求。

二、晶振案例整改详细流程分析

案例一：某通信设备晶振辐射超标整改

背景

某通信设备在EMC辐射发射测试中，发现晶振工作频率附近的频段辐射超标严重，导致设备无法通过认证。

整改前分析

经过初步分析，发现晶振的走线较长且未进行包地处理，晶振周围没有设置屏蔽罩，导致晶振信号辐射到周围空间。

整改过程

1. 优化走线与包地处理

• 将晶振的走线重新设计，使其尽可能短且直，并对晶振走线进行包地处理。在晶振走线的两侧和下方铺设大面积的地平面，并打大量地孔，以降低走线的阻抗，减少信号辐射。

2. 增加屏蔽罩

• 为晶振设计并安装一个金属屏蔽罩，将晶振及其走线完全包裹起来。屏蔽罩采用良好的导电材料制成，并确保屏蔽罩与地平面可靠连接，形成良好的电磁屏蔽效果。

3. 验证整改效果

• 完成整改后，重新进行EMC辐射发射测试。测试结果显示，晶振工作频率附近的频段辐射水平显著降低，设备顺利通过了EMC认证。

案例二：某智能手表晶振电源噪声干扰整改

背景

某智能手表在使用过程中，发现屏幕显示出现闪烁现象，经排查发现是晶振电源噪声干扰了屏幕驱动电路。

整改前分析

检查晶振的电源电路，发现电源引脚处的去耦电容选型不合理，且电源走线较长，导致电源噪声较大，进而影响了晶振的稳定性，干扰了屏幕驱动电路。

整改过程

1. 优化电源滤波

• 更换晶振电源引脚处的去耦电容，选择合适的电容值，如0.1μF和10μF的电容并联，并确保电容尽量靠近晶振引脚。同时，在电源输入端增加一个LC滤波电路，以进一步滤除电源中的高频噪声。

2. 调整电源走线

• 重新设计电源走线，使其尽量短且宽，以降低电源阻抗。将电源走线与地平面紧密耦合，形成良好的电源分配网络，减少电源噪声的传播。

3. 验证整改效果

• 整改完成后，对智能手表进行功能测试和EMC测试。测试结果表明，屏幕闪烁现象消失，晶振的稳定性得到提高，电源噪声对屏幕驱动电路的干扰问题得到解决。

案例三：某医疗设备晶振负载电容不匹配整改

背景

某医疗设备在生产调试过程中，发现晶振无法正常起振，导致设备无法正常工作。

整改前分析

经过检查晶振的电路参数，发现负载电容选择不当，与晶振规格书的要求不符，导致晶振无法正常起振。

整改过程

1. 重新选择负载电容

• 根据晶振规格书的要求，重新计算并选择合适的负载电容。将晶振的负载电容调整为与规格书推荐值一致，并在晶振的输出端并联一个小电容，以进一步调整负载电容。

2. 验证整改效果

• 调整负载电容后，晶振能够正常起振，设备恢复正常工作。通过示波器测量晶振的输出信号，确认信号的频率、幅度和稳定性均符合要求。

案例四：某工业控制器晶振信号干扰模拟电路整改

背景

某工业控制器在运行过程中，发现模拟信号采集部分出现噪声和失真，经排查是晶振的时钟信号干扰了模拟电路。

整改前分析

检查晶振的布局和走线，发现晶振与模拟电路的距离较近，且晶振走线与其他信号线之间的间距不足，导致信号之间的串扰。

整改过程

1. 调整布局与走线

• 将晶振重新布局，使其与模拟电路保持足够的距离。重新设计晶振走线，增加晶振走线与其他信号线之间的间距，避免信号之间的串扰。

2. 增加屏蔽措施

• 在晶振周围设置金属屏蔽罩，并将屏蔽罩接地。屏蔽罩可以有效隔离晶振信号对模拟电路的干扰。

3. 验证整改效果

• 整改完成后，对工业控制器进行功能测试和信号质量测试。测试结果表明，模拟信号的噪声和失真问题得到显著改善，设备运行稳定。