kyocera石英晶体原厂低EMI电路设计
　　并不是所有石英晶体产品都符合低EMI要求的,但为了响应部分用户的要求,京瓷晶振部分产品在进行电路设计时,会搭载低EMI性能.所谓的EMI指的就是电磁干扰,主要是通讯,网络,传呼,雷达,探测等模块产品对电磁干扰要求比较高,因为一旦有电磁干扰这些产品就会产生杂波,信号不好,探测和判断错误等严重问题.
　　EMI由晶体振荡电路的各个部分产生.通过对基板进行设计,并通过明确EMI产生部分来抑制产生,可以降低EMI等级.
1.EMI发生部位
　①IC内部
　　IC内部也会产生EMI.
　②板式
　　将IC连接至石英晶体或电容器的基板图案变长时,该部分成为天线,EMI电平变高,但是,逆变器的OUT侧的图案会产生很多EMI.如图所示,平行拉长IN和OUT线不是优选的,因为负电阻也会减小.

③石英晶体
　　石英晶振振荡频率的交流振幅出现在振荡晶体的电极上,但是由于振荡级的IN侧电极通常是接近正弦波的波形,所以EMI电平非常低,但是OUT侧为矩形.它会发出高强度的EMI,其波形接近电波并包含许多谐波.
④大线
　　高接地线阻抗会增加EMI电平.
⑤电源线
　　通常,电源线为交流接地线.如果电源线的交流阻抗增加,则电源线将成为辐射EMI的天线.
⑥输出口
　　输出数据的端口也会产生EMI.

⑦电源
　　如果电源输出本身包含噪声,则石英晶振振荡电路和其他功能电路会受到该噪声的调制,并且这些电路产生的EMI电平会增加.另外,如果电源线的阻抗较高,则在电源线上会出现振荡幅度,并且使用电源线作为天线会辐射EMI.
2.EMI对策
　　由于使用C-MOS逆变器的皮尔斯晶体振荡电路的IN侧的振荡波形是正弦波或接近正弦波的波形,因此从该部分产生的谐波非常小.相比之下,逆变器OUT侧的波形是方波或具有失真的方波,因此它包含许多谐波分量.连接到该部分的电路板图案成为天线,并以EMI的形式辐射到空气中.
2.1EMI对策
　　由于使用C-MOS逆变器的皮尔斯晶体振荡电路的IN侧的振荡波形是正弦波或接近正弦波的波形,因此从该部分产生的谐波非常小.相比之下,逆变器OUT侧的波形是方波或具有失真的方波,因此它包含许多谐波分量.连接到该部分的电路板图案成为天线,并以EMI的形式辐射到空气中.
(1)从IC内部产生的EMI
　　在板上的IC下方提供接地层可以减少辐射到IC下部的EMI.

(2)基板图案产生的EMI
　　如右图所示,设计电路板时,应确保将IC连接至晶体单元和电容器的电路板图形不会成为辐射EMI的天线.用接地图案屏蔽振荡部分的信号图案的外围也是有效的.如果将这些图案放得太近,则负电阻会减小,因此在设计电路板图案时必须小心.同样,重要的是设计接地图案,使其末端如箭头所示敞开,并且不产生回路.
　　在石英晶体振荡器的电路板图形中,连接到反相器OUT侧的线会产生很多EMI,因此设计此图形的长度尽可能短很重要.另外,请参阅后述的“印刷电路板设计注意事项”,因为在大多数情况下,逆变器的IN侧的波形为正弦波,所以产生的EMI为低电平.由于EMI的增加量比延长OUT侧图样时要小得多.
(3)晶体单元产生的EMI
　　带金属盖CX-2520SB,CX-3225SB,KSX-23,CX-4025S,CX-96F,KSX-35,KSX-36,CX-91F的SMD晶振具有自由端作为晶体谐振器由于它连接到EMI内部的金属帽,因此可以通过将空端子连接到地面来降低从晶体单元感应到电极帽并辐射到空气中的EMI电平.罐型(铅型)晶体单元出现时,在整个盖中感应出振荡幅度,并作为EMI辐射到空气中.为了降低从晶体单元辐射到空气中的电磁干扰水平,请使用配有金属护套的CX-49L型将罐子接地.
④接地线产生的EMI
　　如果将电容器的接地图案拉长,则该部分会成为天线并辐射EMI,因此,必须设计电路板,使其以最短的图案长度连接到接地线.请参考上述措施(2).

⑤电源线产生的EMI
　　为了避免在宽频带电源线的阻抗变高,连接自谐振频率不同的数种值的旁路电容器是有效的.通常如右图所示,在晶体振荡电路IC的电源端子侧附近以最短的图形长度连接CM、CT、CF系列中的高介电常数系列陶瓷电容器作为路径电容器.电源线较长的电路板,如果将这些电容器作为一组连接在多个位置,将非常有效.如果一个LSI需要多种电源电压,则每个LSI都需要一个路径计算机.对于低频带的干扰,同时使用数μF以上的电容值的电解电容器,但如果在电源的调节器的输出端连接大容量的电容器,调节器IC本身可能会振荡,因此需要注意.另外,为了抑制电源线发射的EMI,使用KNH系列的EMI声表面滤波器KNH21104和KNH21473会有效果.
⑥输出端口发生的EMI
　　根据数据的形态不同,有时也可以使用线路滤波器,但是在不可能的情况下,用上述②的方法复盖端口和传输数据的图案的周边,再用面接地图案复盖基板的相反一侧是有效的.不使用的端口等以IC手册指示的适当阻抗终止.
⑦电源产生的EMI
　　为了降低直流电源发生电路辐射的EMI,用金属罩等屏蔽电源电路是很有效果的.

　　3.减少EMI的电路结构和常数的选择(为了避免产生高次谐波的对策)根据振动波形的形状,EMI的量和电平会发生变化,振动波形为正弦波时EMI最少.在C-MOS逆变器晶体振荡电路中,逆变器的IN侧的振动波形接近正弦波,因此从该端子产生的EMI很少.但是,OUT侧出现IN侧的正弦波被反转放大的矩形波,因此包含很多高次谐波.可通过以下方法减少OUT侧的振荡波形的失真,减少EMI的量.

①使用rd和Rx,减少C2充放电的电荷量.
　　通过使用这些电阻,会发生石英晶振振荡电路的负电阻减少、振荡启动时间变长的变化,因此需要在选择适当值的电阻值的同时,通过电路研究确认满足设计的目标值.
②使用c2与C1相比极小的值.
　　例如C1=22pF、C2=5pF这样将OUT侧的电容值设为较小的值时,OUT侧的波形从矩形波接近正弦波,因此EMI电平减少.但是,如果OUT侧的电容器的电容值过小,振幅电平也会下降,因此需要确认OUT侧的振幅电平是否足以驱动后级电路的值.
　　KYOCERA Corporation公司在石英晶振行业里算是大佬级的,成立的时间也比较早,拥有将近百年的制造技术,量产的每一颗石英晶体或有源晶振,在市场上都受到广大用户的认可和支持.以上内容都是kyocera晶振产品低EMI设计的详细内容,由kyocera公司提供,康华尔电子整理,如有疑问,欢迎留言!
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