电路设计中晶振的常见问题探讨.doc

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电路设计中晶振的常见问题探讨
众所周知，在电子行业有这样一个形象的比喻：如果把MCU比作电路的“大脑”，那么晶振 毫无疑问就是“心脏”了。同样，电路对“晶体晶振”（以下均简称：“晶振”）的要求也如一个人 对心脏的要求一样，最需要的就是稳定可靠。晶振在电路中的作用就是为系统提供基本的频 率信号，如果晶振不工作，MCU就会停止导致整个电路都不能工作。然而很多工程师对晶 振缺乏足够的重视和了解，而一旦出了问题却又表现的束手无策，缺乏解决问题的思路和办 法。
本文主要罗列出客户端常见的晶振不良问题及解决方法。希望能对广大工程师朋友有实质性 的帮助。
一、晶振不起振问题归纳
1、 物料参数选型错误导致晶振不起振
例如：,，导致不起振。
解决办法：更换符合要求的规格型号。必要时请与MCU原厂或者我们确认。
2、 内部水晶片破裂或损坏导致不起振
运输过程中损坏、或者使用过程中跌落、撞击等因素造成晶振内部水晶片损坏，从而导致晶 振不起振。
解决办法：更换好的晶振。平时需要注意的是：运输过程中要用泡沫包厚一些，避免中途损 坏；制程过程中避免跌落、重压、撞击等，一旦有以上情况发生禁止再使用。
3、 振荡电路不匹配导致晶振不起振
影响振荡电路的三个指标：频率误差、负性阻抗、激励电平。
频率误差太大，导致实际频率偏移标称频率从而引起晶振不起振。
解决办法：选择合适的PPM值的产品。
负性阻抗过大太小都会导致晶振不起振。
解决办法：负性阻抗过大，可以将晶振外接电容Cd和Cg的值调大来降低负性阻抗；负性 阻抗太小，则可以将晶振外接电容Cd和Cg的值调小来增大负性阻抗。一般而言，负性阻 抗值应满足不少于晶振标称最大阻抗3-5倍。
激励电平过大或者过小也将会导致晶振不起振
解决办法：通过调整电路中的Rd的大小来调节振荡电路对晶振输出的激励电平。一般而言， 激励电平越小越好，处理功耗低之外，还跟振荡电路的稳定性和晶振的使用寿命有关。
4、 晶振内部水晶片上附有杂质或者尘埃等也会导致晶振不起振
晶振的制程之一是水晶片镀电极，即在水晶片上镀上一次层金或者银电极，这要求在万级无 尘车间作业完成。如果空气中的尘埃颗粒附在电极上，或者有金渣银渣残留在电极上，则也 会导致晶振不起振。
解决办法：更换新的晶振。在选择晶振供应商的时候需要对厂商的设备、车间环境、工艺及 制程能力予以考量，这关系到产品的品质问题。
5、 晶振出现漏气导致不起振
晶振在制程过程中要求将内部抽真空后充满氮气，如果出现压封不良，导致晶振气密性不好 出现漏气；或者晶振在焊接组装过程中因为剪脚等过程中产品的机械应力导致晶振出现气密 性不良；均会导致晶振出现不起振的现象。
解决办法：更换好的晶振。在制程和焊接组装过程中一定要规范作业，避免误操作导致产品 损坏。
6、 焊接时温度过高或时间过长，导致晶振内部电性能指标出现异常而引起晶振不起振
，要求使用178。0熔点的焊锡，晶振内部的温度超过150°C,会 引起晶振特性的恶化或者不起振。