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晶振在应用中常见的问题和建议

发表时间:2022/5/4 14:09:09  来源:RF技术社区  浏览次数:3642  
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众所周知,电子行业有这样的比喻。如果将单片机比作电路的“大脑”,晶振无疑是“心脏”,同样“晶体振荡器”(以下简称“晶振”)的电路要求与人的心脏相同,您最需要的是稳定性和可靠性。晶体振荡器在电路中的作用是为系统提供基频信号。如果晶振不工作,单片机将停止,整个电路将失效。然而,很多工程师对晶振缺乏足够的兴趣和了解,出现问题时无能为力,缺乏解决问题的思路和方法。


一、晶振不起振问题归纳

1、材料参数选择错误,晶振不会振动。

例子:MCU 应该匹配6PF 32.768KHz,结果是12.5PF,所以没有振动。

解决方法:更换符合要求的机型。如果您需要,请与MCU 工厂或我们联系。

2. 不会因内晶片破损或损坏而产生震动。

晶振内部的晶体元件在运输过程中因损坏、跌落或撞击而损坏,使晶振不振动。

解决方法:更换好的水晶。一般来说,需要注意的是:泡沫要厚一些,以免在运输过程中损坏,避免跌落、重压、撞击等。

3、晶振不因振荡电路不匹配而振动。

影响振荡器电路的三个指标:频率误差、负阻抗和激励电平。

频率误差太大,以致实际频率偏离标称频率,使晶振不振荡。

解决方案:选择具有适当PPM 值的产品。

如果负阻抗太大或太小,晶振都不会振动。

解决方法:如果负阻抗过大,可以通过增大晶振外接电容Cd和Cg的值来减小负阻抗,如果负阻抗过小,可以通过增大外接电容Cd的值来减小负阻抗可以减少。和Cg. 对晶振进行分级电阻以增加负阻抗。一般来说,负阻抗值至少应该是晶振标称最大阻抗的3-5倍。

过高或过小的激励电平都不会导致晶体振荡器振动。

解决方法:通过缩放电路中的Rd来调整晶振输出的振荡电路的激励电平。一般来说,激发能级越小越好,除了处理功耗越低外,还关系到振荡电路的稳定性和晶振的寿命。

4. 水晶内部附着杂质或灰尘也会导致水晶不振动。

晶振的制造工艺之一是晶板电极电镀,即在晶板上镀上一层金或银电极,必须在万级无尘车间内完成。如果空气中的灰尘颗粒附着在电极上或金渣和银渣残留在电极上,晶体振荡器将不会振动。

解决方法:更换新的水晶。在选择晶振供应商时,应考虑与产品质量问题相关的制造商设备、工作环境、技术和工艺能力。

5、晶振有漏气现象,不振动。

在晶振的制造过程中,需要用吸尘器将内部充满并充入氮气,如果压力密封不好,则晶振的气密性不好,会出现漏气。

解决方法:更换好的水晶。在制造和焊接过程中,操作必须标准化,以防止因篡改而损坏产品。

6、焊接时温度过高或时间过长,导致晶振内部电气性能指标异常,晶振不振动。

以32.768KHz直插式为例,必须使用熔点为178的焊料,当晶振内部温度超过150时,晶振特性不会劣化或发生。振动。焊接引脚时,在280C 下5 秒内或在260C 下10 秒内。不要直接焊接引线的根部。晶体特性或振动没有退化。

解决方法:在焊接过程中,必须规范操作,焊接时间和温度设置必须符合晶振的要求。如果您有任何问题,请联系我们确认。

7、如果存放环境不合适,会降低晶振的电气性能,不会产生振动。

如果在高温、低温、高湿条件下长期使用或存放,晶振的电气性能可能会变差,可能不会出现振动。

解决方法:尽量在常温常湿条件下使用和存放,以免晶振或电路板衰减。

8. 单片机质量问题、软件问题等导致晶振不振。

解决方法:目前市场上MCU混有全新、翻新、拆解、贴牌商品等商品,如果您没有具体的行业经验或者选择正规的供应商,是买不到的一个非正品。很容易。该电路容易出现问题,因此振荡电路将无法工作。另外,即使是正品单片机,如果烧录程序出现问题,晶振也可能不会振动。

9. 由于EMC 问题,晶振不振动。

解决方法:一般来说,金属封装的产品比陶瓷封装的产品抗电磁干扰能力更强,因此,如果电路的EMC比较高,应该尽量使用金属封装的产品。另外,不要在晶振下走信号线,以免干扰。

10.另一个晶振不振的问题

二、晶振其他不良问题归纳

1、频偏超过正常值。

解决方法:如果电路中心频率为正偏,说明CL太小,可以增大晶振外接电容Cd和Cg的值。如果电路的中心频率为负偏,说明CL过大,无法降低晶振外接电容Cd和Cg的值。

2、晶振在工作中发热,逐渐停止振动。

除了工作环境温度的影响外,最有可能的情况是激发电平太高。

解决方法:通过降低此处的电平DL,增加Rd来调整DL。

3、晶振在工作过程中逐渐停止振动,当用手触摸晶振引脚或用电烙铁加热时,晶振又开始工作。

解决方法:出现这种情况是因为振荡电路的负阻抗值太小,必须调整晶振的外接电容Cd和Cg的值来匹配振荡电路的环路增益。

4.晶振没有焊接或引脚和焊盘吃锡。

在这种情况下,引脚通常被氧化或引脚镀层剥落。

解决方法:晶振的存放环境很重要,所以存放在常温常湿的地方,避免受潮。另外,晶针镀层剥落可能与晶振厂家或SMT厂家的工艺技术有关,需要额外确认。

5、我试了两个晶振厂家的同一个产品,结果不一样。

情况很容易理解,不同的厂家材料不同,工艺不同,所以规格上也有一些差异。例如,相同的频率偏移可以是+/-10ppm,A的大部分可以是正偏移,B的大部分可以是负偏移。

解决方法:一般这种情况下,如果是射频产品,最好请晶振厂家做一些电路匹配测试,保证最好的电路匹配。对于非射频产品,一般都兼容相同的指标。

6、晶振外壳脱落。

晶振在回流焊后有时会脱落,有的情况是晶振因外力撞击等原因造成的。

解决方法:晶振在进行回流焊前,SMT厂必须全面检查炉温曲线是否满足晶振的过炉要求,一般典型晶振厂家提供的datasheet应提供参考值。

如果这些情况是由于外部因素造成的,请避免这些情况。

7.其他缺陷问题

三、晶振设计、过程中的建议

1、PCB布线时,晶振电路的走线尽量短而直,尽量靠近MCU。将振荡电路的杂散电容对晶振的影响降到最低。

2、PCB布线时,不要在晶振下方走信号线,以免对晶振产生电磁干扰。这导致振荡电路变得不稳定。

3.如果PCB板比较大,把晶振移到一边,中间不要设计。这是因为中间位置的晶体振荡器设计在PCB 板变形引起的机械张力的影响下可能会出现缺陷。

4、如果PCB板比较小,建议晶振的设计位置尽量靠近中心,不要靠近边缘。这是因为PCB板子小,一般SMT回流焊是多块板子,分板时产生的机械张力可能会影响晶振,造成缺陷。

5、工程师在选择晶振型号和规格时,尽量向各大晶振厂家或专业代理商查询,确保不选择不常用的尺寸或指标。它在价格方面也将是被动的。

6、一般情况下,不建议用晶振用超声波清洗电路板,以免晶振因谐振而损坏。

普通晶振价格便宜,在电路中不那么突出,但晶振现在对工程师来说越来越有价值。最直接的原因是,当晶振不能正常工作时,往往会把工程师逼疯。因此,选择一个好的晶振供应商就显得尤为重要。

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