hifia
发表于 2008-6-16 11:13:57
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晶振的重要性等于人类的心脏。主板中晶振突然不工作了，着实让人着急，晶振停振通常出于什么原因了，今天随着瑞泰电子一起学习有关晶振停振的原因分析' ~% s) f7 L) J2 @. R
一、晶振不起振问题归纳
" R: p' w1 f9 Z+ \# E4 a$ a1，物料参数选型错误导致晶振不起振3 @; W( L0 \& W2 P3 s
此问题出现较多体现在晶振的负载电容，为什么负载电容容易出差错了？在无源晶振的使用中，外部通常需外接电容电阻等其它元器件，使得无源晶振能正常起振，供IC工作。此处，我们需要注意到的即为外部电容的单位也为PF，晶振的负载电容单位也为PF，当供应商询问负载电容多大，不懂的采购容易将两者的参数混淆，这样参数不匹配，自然会导致晶振无法正常起振，又或者频率精度产生偏差，容易使得晶振性能时而稳定时而停振！
5 G: L0 Q: k8 [- s% u* K! o0 W2，内部水晶片破裂或损坏导致不起振4 p0 D( X" a* `% D' \4 t8 K
此问题多出现于圆柱晶振,49/S晶振，陶瓷插件晶振等。因此系列晶振无固定编带，均采用透明袋包装，容易在运输过程中损坏、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。
i+ v) V/ G: ?- X3，振荡电路不匹配导致晶振不起振; G( m. u# {' C0 S' k- T0 f( \
影响振荡电路的三个指标：频率误差、负性阻抗、激励电平。
1 W7 E0 |) V3 `& E9 R 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。这也是很多采购不明白，同样频率，同样封装的晶振竟会有不同的单价，因为晶振的精度越高，即代表产品性能越好。不要盲目追求晶振的价格，而忽略晶振的品质！
% U* j$ `% F# w& G+ Z: }! G1 Q 解决办法：选择合适的PPM值的产品。
8 D. L9 @) Q+ Y% |) Y7 w9 l' y负性阻抗
+ j) D! X. o2 [2 p4 v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。
/ A8 F; s# `' s3 \: A7 C c激励电平
/ U% K4 X7 l/ f; C. g* \2 [4 S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。
0 J0 k4 Z" [3 Z9 F4，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7 A4 B' f+ Q K# \, k6 D, m6 h
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。
: J! H- ^0 y% ?: E+ [! @) j5，晶振出现漏气导致不起振
6 b7 |% W, p" f) g+ J7 J) e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。+ R) f7 b5 u. X. s, ]( R
6，焊接时温度过高或时间过长9 ]: N! q( Z" }; z
晶振以32.768KHz直插型为例，要求使用178°C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。焊接引脚时，280°C下5秒以内或者260°C以下10秒以内。不要在引脚的根部直接焊接，这样也会导致晶振特性的恶化或者不起振。6 M9 `# Q/ K6 }$ [3 u5 _5 i1 Z
7，储存环境不当导致晶振电性能恶化而引起不起振7 M: z0 S! W i5 _: O1 D6 l9 ~
在高温或者低温或者高湿度等条件下长时间使用或者保存，会引起晶振的电性能恶化，可能导致不起振。
- M" ]( ]3 A. |4 ?1 Q8，MCU质量问题、软件问题等导致晶振不起振
. O: Z" \5 H% ^% A# V0 d% _解决办法：目前市场上面MCU散新货、翻新货、拆机货、贴牌货等鱼龙混杂，如果没有一定的行业经验或者选择正规的供货商，则极易买到非正品。这样电路容易出现问题，导致振荡电路不能工作。另外即便是正品MCU，如果烧录程序出现问题，也可能导致晶振不能起振。0 t |' _) m/ ?
9，EMC问题导致晶振不起振
5 ]) A) R* c3 z: E& s. J% } g解决办法：一般而言，金属封装的制品在抗电磁干扰上优于陶瓷封装制品，如果电路上EMC较大，则尽量选用金属封装制品。另外晶振下面不要走信号线，避免带来干扰。: ?& @3 R' \0 y: Y3 T6 J+ `7 E
晶振其它问题归纳
' s' N: V( z/ U4 \) {0 @8 C$ V 编辑：瑞泰电子" X2 w- a9 q0 S+ J) |
收集：漆芳/郭华/廖丽 V% M' N9 Q2 q
不良介绍
) h" Z' R0 [" U: i* U1、频率偏移超出正常值
# l) m& l1 _& j0 @" x: \ q9 F2、晶振在工作中出现发烫，逐渐出现停振现象。
2 G% O% }, @: }$ e% }( F/ s0 l3、晶振在工作逐渐出现停振现象，用手碰触或者用电烙铁加热晶振引脚又开始工作; n, S- Q) s$ \3 D$ O+ M$ l
4、晶振虚焊或者引脚、焊盘不吃锡。
% l8 o3 @" c2 C- v8 f5、同一个产品试用两家不同晶振厂商的产品，结果不一样。
$ n" n/ O% b# \! c$ o6、晶振外壳脱落。
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* o5 N! T# Y& x) p/ s" \& v针对以上晶振不良原因产生，瑞泰得出分析且提出解决方案：
) z, u- _( I- A' T& r8 I, q4 ]1，当电路中心频率正偏时，说明CL偏小，可以增加晶振外接电容Cd和Cg的值。当电路中心频率负偏时，说明CL偏大，可以减少晶振外接电容Cd和Cg的值。, d& s! n. l5 O! L
2，排除工作环境温度对其的影响，最可能出现的情况是激励电平过大。' k1 G$ w& K. s! b2 Y8 l, \8 }2 s
3，出现这种情况是因为振荡电路中的负性阻抗值太小，需要调整晶振外接电容Cd和Cg的值来达到满足振荡电路的回路增益。, d N2 M u8 l; B
4，出现这种情况一般来说引脚出现氧化现象，或者引脚镀层脱落导致。晶振的储存环境相当重要，常温、常湿下保存，避免受潮。另外晶振引脚镀层脱落，可能跟晶振厂商或者SMT厂商的制程工艺有关，需要进一步确认。' h. H5 {7 Q0 t1 ]
5，不同厂商的材料、制程工艺等都不一样，会导致在规格参数上有些许差异。例如同样是+/-10ppm的频偏，A的可能大部分是正偏，B的可能大部分是负偏。一般来说在这种情况下，如果是射频类产品最好让晶振厂商帮忙做一些电路匹配测试，这样确保电路匹配的最好。如果是非射频类产品则一般在指标相同的情况下可以兼容。: T2 \( ?# r4 H3 e, ^: B
6，有时晶振在过回流焊后会出现晶振外壳掉落的现象;有些是因为晶振受到外力撞击等原因导致外壳脱落。SMT厂在晶振过回流焊之前，请充分确认炉温曲线是否满足晶振的过炉要求，一般来说正规的晶振厂商提供的datasheet中都会提供参考值。( Z/ o/ ^4 n9 {7 y! n/ u. o" ~" l
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虽然一般的晶振价格都比较便宜，在电路上也不那么起眼，但是晶振现在越来越受工程师的重视了。最直接的原因就是如果晶振出现异常，经常让工程师们抓狂，并且经常束手无策。因此选择一家好的晶振供应商就显得尤为重要了。 |
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