學習筆記八 晶振不起振問題

2021-10-24 20:42:35 字數 3234 閱讀 7967

晶振在電路中的作用就是為系統提供基本的頻率訊號,如果晶振不工作,mcu就會停止導致整個電路都不能工作。

晶振不起振問題

1、 物料引數選型錯誤導致晶振不起振

例如:某mcu需要匹配6pf的32.768khz,結果選用12.5pf的,導致不起振。

解決辦法:更換符合要求的規格型號。必要時請與mcu原廠或者我們確認。

2、 內部水晶元破裂或損壞導致不起振

運輸過程中損壞、或者使用過程中跌落、撞擊等因素造成晶振內部水晶元損壞,從而導致晶振不起振。

解決辦法:更換好的晶振。平時需要注意的是:運輸過程中要用泡沫包厚一些,避免中途損壞;製程過程中避免跌落、重壓、撞擊等,一旦有以上情況發生禁止再使用。

3、 振盪電路不匹配導致晶振不起振

影響振盪電路的三個指標:頻率誤差、負性阻抗、激勵電平。

頻率誤差太大,導致實際頻率偏移標稱頻率從而引起晶振不起振。

解決辦法:選擇合適的ppm值的產品。

負性阻抗過大太小都會導致晶振不起振。

解決辦法:負性阻抗過大,可以將晶振外接電容cd和cg的值調大來降低負性阻抗;負性阻抗太小,則可以將晶振外接電容cd和cg的值調小來增大負性阻抗。一般而言,負性阻抗值應滿足不少於晶振標稱最大阻抗3-5倍。

激勵電平過大或者過小也將會導致晶振不起振

解決辦法:通過調整電路中的rd的大小來調節振盪電路對晶振輸出的激勵電平。一般而言,激勵電平越小越好,處理功耗低之外,還跟振盪電路的穩定性和晶振的使用壽命有關。

4、 晶振內部水晶元上附有雜質或者塵埃等也會導致晶振不起振

解決辦法:更換新的晶振。在選擇晶振**商的時候需要對廠商的裝置、車間環境、工藝及製程能力予以考量,這關係到產品的品質問題。

5、 晶振出現漏氣導致不起振

晶振在製程過程中要求將內部抽真空後充滿氮氣,如果出現壓封不良,導致晶振氣密性不好出現漏氣;或者晶振在焊接過程中因為剪腳等過程中產品的機械應力導致晶振出現氣密性不良;均會導致晶振出現不起振的現象。

解決辦法:更換好的晶振。在製程和焊接過程中一定要規範作業,避免誤操作導致產品損壞。

6、 焊接時溫度過高或時間過長,導致晶振內部電效能指標出現異常而引起晶振不起振

以32.768khz直插型為例,要求使用178°c熔點的焊錫,晶振內部的溫度超過150°c,會引起晶振特性的惡化或者不起振。焊接引腳時,280°c下5秒以內或者260°c以下10秒以內。不要在引腳的根部直接焊接,這樣也會導致晶振特性的惡化或者不起振。

解決辦法:焊接製程過程中一定要規範操作,對焊接時間和溫度的設定要符合晶振的要求。

7、 儲存環境不當導致晶振電效能惡化而引起不起振

在高溫或者低溫或者高濕度等條件下長時間使用或者儲存,會引起晶振的電效能惡化,可能導致不起振。

解決辦法:盡可能在常溫常濕的條件下使用、儲存,避免晶振或者電路板受潮。

8、 mcu質量問題、軟體問題等導致晶振不起振

解決辦法:目前市場上面mcu散新貨、翻新貨、拆機貨、貼牌貨等魚龍混雜,如果沒有一定的行業經驗或者選擇正規的供貨商,則極易買到非**。這樣電路容易出現問題,導致振盪電路不能工作。另外即便是**mcu,如果燒錄程式出現問題,也可能導致晶振不能起振。

9、 emc問題導致晶振不起振

解決辦法:一般而言,金屬封裝的製品在抗電磁干擾上優於陶瓷封裝製品,如果電路上emc較大,則盡量選用金屬封裝製品。另外晶振下面不要走訊號線,避免帶來干擾。

10、頻率偏移超出正常值。

解決辦法:當電路中心頻率正偏時,說明cl偏小,可以增加晶振外接電容cd和cg的值。當電路中心頻率負偏時,說明cl偏大,可以減少晶振外接電容cd和cg的值。

11、晶振頻率出現異常

導致這個問題的原因可能是當電路中心頻率正偏時,代表cl偏小。要解決能通過增加晶振外接電容 cd和cg的值。

還有乙個原因就是當電路中心頻率負偏時,代表cl偏大。要解決能通過減少晶振外接電容cd 和cg的值。

12、晶振過度發熱並且停振

導致這個問題如果排除工作環境溫度對其的影響,那麼則有可能是激勵電平過大。要解決可以將激勵電平dl降低,可增加rd 來調節dl。

13.、晶振慢慢停振,經過手的接觸或者用電烙鐵加熱晶振引腳重新工作。

導致這個問題是由於振盪電路中的負性阻抗值太小。通常要求調整晶振外接電容cd和cg 的值從而實現為振盪電路的迴路增益。

14、晶振虛焊或者引腳、焊盤不吃錫

這通常是引腳出現氧化現象,也可能是引腳鍍層脫落導致。要求晶振的儲存環境達標,常溫、常濕下儲存,避免受潮。除此之外,也可能跟廠商的製造工藝有關,一定要選擇有品質保證的。

15、同乙個產品試用兩家不同晶振廠商的產品,結果不一樣。

出現這種情況很好理解,不同廠商的材料、製程工藝等都不一樣,會導致在規格引數上有些許差異。例如同樣是+/-10ppm的頻偏,a的可能大部分是正偏,b的可能大部分是負偏。

解決辦法:一般來說在這種情況下,如果是射頻類產品最好讓晶振廠商幫忙做一些電路匹配測試,這樣確保電路匹配的最好。如果是非射頻類產品則一般在指標相同的情況下可以相容。

16、晶振外殼脫落。

有時晶振在過回流焊後會出現晶振外殼掉落的現象;有些是因為晶振受到外力撞擊等原因導致外殼脫落。

如果是外力因素導致的脫落則盡量避免這種情況發生。

晶振設計、過程中的建議

1)、在pcb佈線時,晶振電路的走線盡可能的短直,並盡可能靠近mcu。盡量降低振盪電路中的雜散電容對晶振的影響。

2)、pcb佈線的時候,盡量不要在晶振下面走訊號線,避免對晶振產生電磁干擾,從而導致振盪電路不穩定。

3)、如果你的pcb板比較大,晶振盡量不要設計在中間,盡量靠邊一些。這是因為晶振設計在中間位置會因pcb板變形產生的機械張力而受影響,可能出現不良。

4)、如果你的pcb板比較小,那麼建議晶振設計位置盡量往中間靠,不要設計在邊沿位置。這是因為pcb板小,一般smt過回流焊都是多拼板,在分板的時候產生的機械張力會對晶振有影響,可能產生不良。

5)、在選擇晶振的型號及規格引數時,工程師應盡量與晶振大廠商或者***理商確認,避免選擇的尺寸或者指標不常用,導致供貨渠道少、批量供貨周期長而影響生產,而且在**上也會處於被動。

6)、帶有晶振的電路板一般不建議用超聲波清洗,避免發生共振而損壞晶振導致不良。

注:檢查匹配電容值

經驗公式指出匹配電容的值應該是晶振本身負載電容的兩倍,6pf的晶振應該配10pf的匹配電容,12.5pf的就應該配20pf或者22pf的電容,電容值不匹配可能造成晶振不起振。

使用有源晶振

stm32晶振不易起振的另一種原因——即出於低功耗的考慮,stm32對晶振的驅動功率比較低,差的晶振需要更高的驅動功率,因此不易起振。使用有源晶振則不存在驅動功率的問題,如果問題確實是因為驅動功率造成的,那使用有源晶振可以徹底解決問題。

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