CST EMC仿真 | CST告诉你晶振为什么不能放置在PCB边缘
前言
晶振不能放置在PCB边缘可能有哪些原因
1. 天线效应最大化
PCB边缘的晶振和其走线构成了一个高效的单极天线：
缺少相邻地平面的屏蔽
电磁场能够自由地向外部空间辐射
辐射效率比在板中央时提高数倍
2. 返回路径被破坏
每一个信号都需要一个返回路径。在PCB边缘：
返回电流被迫寻找更远的路径
形成巨大的电流环路
环路天线效应显著增强
电磁理论告诉我们：辐射强度与电流环路面积成正比！
3. 边界条件的影响
PCB边缘处的电磁边界条件发生了根本变化：
介电常数突变
阻抗不连续
反射和驻波形成
晶振与参考接地板之间的耦合导致电缆共模辐射的实质是晶振与参考接地板之间的寄生电容，也就是说这个寄生电容越大，晶振与参考接地板之间的耦合就越厉害，流过电缆的共模电流也越大，电缆产生的共模辐射发射也越大； 反之辐射发射就越小。
实际上这个晶振与参考接地板之间的寄生电容就是由于晶振与参考接地板之间存在的电场分布，当两者之间的电压差恒定时，两者之间电场分布越多，两者之间的电场强度就越大，两者之间寄生电容也会越大。
当晶振布置在 PCB 的边缘时，晶振与参考接地板之间的电场分布示意图如图所示：
当晶振布置在 PCB 中间，或离 PCB 边缘较远时，晶振与参考接地板之间的电场分布示意图如图所示：
综上对比发现，当晶振布置在 PCB 中间，或离 PCB 边缘较远时，由于 PCB 中工作地平面的存在，使大部分的电场控制在晶振与工作地之间，即在 PCB 内部，分布到参考接地板的电场大大减小，即晶振与参考接地板之间的寄生电容大大减小。这时也不难理解为何晶振布置在 PCB 边缘时会导致辐射超标，而向板内移动后，辐射发射就降低了。
那么接下来我们用CST仿真晶振来看看，是不是这样。激励源频率16MHz，我们分别看它的五倍频（80MHz）和十倍频（160MHz）
首先，如图，分别建模，右边晶振靠近板边5mm，左边挨着板边布局
仿真后我们先看一下80MHz的电场分布，如图：
左图是远离板边，右图板边附近，远离板边的晶振辐射比靠近板边低了20dB。
我们再来看下160MHz的电场分布，如图
左图是远离板边，右图板边附近，远离板边的晶振辐射比靠近板边低了18dB。
从仿真结果看，晶振远离板边对辐射发射更好。
本文总结
在PCB布局中，晶振的位置选择不是建议，而是必须遵守的规则。一个简单的布局决策，可能决定产品EMC测试的成败，甚至影响产品的市场竞争力。
好的工程师关注功能，优秀的工程师同时关注EMC。 在下一次布局时，请给晶振选择一个安全的“家”，让它安静地工作，而不是成为电磁干扰的“罪魁祸首”。
希望本文能帮助到您。如果你有相关的经验或问题，欢迎在评论区交流讨论！
