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晶振在應用中常見的問題和建議
眾所周知,電子行業有這樣的比喻。如果將單片機比作電路的“大腦”,晶振無疑是“心臟”,同樣“晶體振蕩器”(以下簡稱“晶振”)的電路要求與人的心臟相同,您最需要的是穩定性和可靠性。晶體振蕩器在電路中的作用是為系統提供基頻信號。如果晶振不工作,單片機將停止,整個電路將失效。然而,很多工程師對晶振缺乏足夠的興趣和了解,出現問題時無能為力,缺乏解決問題的思路和方法。
一、晶振不起振問題歸納
1、材料參數選擇錯誤,晶振不會振動。
例子:MCU 應該匹配6PF 32.768KHz,結果是12.5PF,所以沒有振動。
解決方法:更換符合要求的機型。如果您需要,請與MCU 工廠或我們聯系。
2. 不會因內晶片破損或損壞而產生震動。
晶振內部的晶體元件在運輸過程中因損壞、跌落或撞擊而損壞,使晶振不振動。
解決方法:更換好的水晶。一般來說,需要注意的是:泡沫要厚一些,以免在運輸過程中損壞,避免跌落、重壓、撞擊等。
3、晶振不因振蕩電路不匹配而振動。
影響振蕩器電路的三個指標:頻率誤差、負阻抗和激勵電平。
頻率誤差太大,以致實際頻率偏離標稱頻率,使晶振不振蕩。
解決方案:選擇具有適當PPM 值的產品。
如果負阻抗太大或太小,晶振都不會振動。
解決方法:如果負阻抗過大,可以通過增大晶振外接電容Cd和Cg的值來減小負阻抗,如果負阻抗過小,可以通過增大外接電容Cd的值來減小負阻抗可以減少。和Cg. 對晶振進行分級電阻以增加負阻抗。一般來說,負阻抗值至少應該是晶振標稱最大阻抗的3-5倍。
過高或過小的激勵電平都不會導致晶體振蕩器振動。
解決方法:通過縮放電路中的Rd來調整晶振輸出的振蕩電路的激勵電平。一般來說,激發能級越小越好,除了處理功耗越低外,還關系到振蕩電路的穩定性和晶振的壽命。
4. 水晶內部附著雜質或灰塵也會導致水晶不振動。
晶振的制造工藝之一是晶板電極電鍍,即在晶板上鍍上一層金或銀電極,必須在萬級無塵車間內完成。如果空氣中的灰塵顆粒附著在電極上或金渣和銀渣殘留在電極上,晶體振蕩器將不會振動。
解決方法:更換新的水晶。在選擇晶振供應商時,應考慮與產品質量問題相關的制造商設備、工作環境、技術和工藝能力。
5、晶振有漏氣現象,不振動。
在晶振的制造過程中,需要用吸塵器將內部充滿并充入氮氣,如果壓力密封不好,則晶振的氣密性不好,會出現漏氣。
解決方法:更換好的水晶。在制造和焊接過程中,操作必須標準化,以防止因篡改而損壞產品。
6、焊接時溫度過高或時間過長,導致晶振內部電氣性能指標異常,晶振不振動。
以32.768KHz直插式為例,必須使用熔點為178的焊料,當晶振內部溫度超過150時,晶振特性不會劣化或發生。振動。焊接引腳時,在280C 下5 秒內或在260C 下10 秒內。不要直接焊接引線的根部。晶體特性或振動沒有退化。
解決方法:在焊接過程中,必須規范操作,焊接時間和溫度設置必須符合晶振的要求。如果您有任何問題,請聯系我們確認。
7、如果存放環境不合適,會降低晶振的電氣性能,不會產生振動。
如果在高溫、低溫、高濕條件下長期使用或存放,晶振的電氣性能可能會變差,可能不會出現振動。
解決方法:盡量在常溫常濕條件下使用和存放,以免晶振或電路板衰減。
8. 單片機質量問題、軟件問題等導致晶振不振。
解決方法:目前市場上MCU混有全新、翻新、拆解、貼牌商品等商品,如果您沒有具體的行業經驗或者選擇正規的供應商,是買不到的一個非正品。很容易。該電路容易出現問題,因此振蕩電路將無法工作。另外,即使是正品單片機,如果燒錄程序出現問題,晶振也可能不會振動。
9. 由于EMC 問題,晶振不振動。
解決方法:一般來說,金屬封裝的產品比陶瓷封裝的產品抗電磁干擾能力更強,因此,如果電路的EMC比較高,應該盡量使用金屬封裝的產品。另外,不要在晶振下走信號線,以免干擾。
10.另一個晶振不振的問題
二、晶振其他不良問題歸納
1、頻偏超過正常值。
解決方法:如果電路中心頻率為正偏,說明CL太小,可以增大晶振外接電容Cd和Cg的值。如果電路的中心頻率為負偏,說明CL過大,無法降低晶振外接電容Cd和Cg的值。
2、晶振在工作中發熱,逐漸停止振動。
除了工作環境溫度的影響外,最有可能的情況是激發電平太高。
解決方法:通過降低此處的電平DL,增加Rd來調整DL。
3、晶振在工作過程中逐漸停止振動,當用手觸摸晶振引腳或用電烙鐵加熱時,晶振又開始工作。
解決方法:出現這種情況是因為振蕩電路的負阻抗值太小,必須調整晶振的外接電容Cd和Cg的值來匹配振蕩電路的環路增益。
4.晶振沒有焊接或引腳和焊盤吃錫。
在這種情況下,引腳通常被氧化或引腳鍍層剝落。
解決方法:晶振的存放環境很重要,所以存放在常溫常濕的地方,避免受潮。另外,晶針鍍層剝落可能與晶振廠家或SMT廠家的工藝技術有關,需要額外確認。
5、我試了兩個晶振廠家的同一個產品,結果不一樣。
情況很容易理解,不同的廠家材料不同,工藝不同,所以規格上也有一些差異。例如,相同的頻率偏移可以是+/-10ppm,A的大部分可以是正偏移,B的大部分可以是負偏移。
解決方法:一般這種情況下,如果是射頻產品,最好請晶振廠家做一些電路匹配測試,保證最好的電路匹配。對于非射頻產品,一般都兼容相同的指標。
6、晶振外殼脫落。
晶振在回流焊后有時會脫落,有的情況是晶振因外力撞擊等原因造成的。
解決方法:晶振在進行回流焊前,SMT廠必須全面檢查爐溫曲線是否滿足晶振的過爐要求,一般典型晶振廠家提供的datasheet應提供參考值。
如果這些情況是由于外部因素造成的,請避免這些情況。
7.其他缺陷問題
三、晶振設計、過程中的建議
1、PCB布線時,晶振電路的走線盡量短而直,盡量靠近MCU。將振蕩電路的雜散電容對晶振的影響降到最低。
2、PCB布線時,不要在晶振下方走信號線,以免對晶振產生電磁干擾。這導致振蕩電路變得不穩定。
3.如果PCB板比較大,把晶振移到一邊,中間不要設計。這是因為中間位置的晶體振蕩器設計在PCB 板變形引起的機械張力的影響下可能會出現缺陷。
4、如果PCB板比較小,建議晶振的設計位置盡量靠近中心,不要靠近邊緣。這是因為PCB板子小,一般SMT回流焊是多塊板子,分板時產生的機械張力可能會影響晶振,造成缺陷。
5、工程師在選擇晶振型號和規格時,盡量向各大晶振廠家或專業代理商查詢,確保不選擇不常用的尺寸或指標。它在價格方面也將是被動的。
6、一般情況下,不建議用晶振用超聲波清洗電路板,以免晶振因諧振而損壞。
普通晶振價格便宜,在電路中不那么突出,但晶振現在對工程師來說越來越有價值。最直接的原因是,當晶振不能正常工作時,往往會把工程師逼瘋。因此,選擇一個好的晶振供應商就顯得尤為重要。
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