晶振,作为电子设备的核心元件,为系统提供基本的频率信号,其稳定性与可靠性对电路的正常运行至关重要。晶发电子今天带大家重点探讨晶振使用中的各种问题及其解决方案。
晶振不起振是指晶振无法产生稳定的频率信号,导致整个电路无法正常工作。这一问题可能由多种因素引起,包括物料参数选型错误、内部水晶片损坏、振荡电路不匹配、晶振内部杂质、晶振漏气、焊接不当、储存环境不当、MCU 或软件问题以及 EMC 问题等。
晶振在制作过程中,如果出现压封不良或者在焊接过程中因剪脚等操作导致的机械应力,可能会影响晶振的气密性。此外,如果在水晶片镀电极时,空气中的尘埃颗粒附着在电极上,或者有金渣银渣残留,也可能导致晶振不起振。而在运输和使用过程中,由于跌落、撞击等因素,也可能造成晶振内部水晶片损坏,从而导致晶振无法正常工作。
影响振荡电路的三个指标:频率误差、负性阻抗和激励电平。
1. 频率误差:频率误差过大可能导致实际频率偏离标称频率,进而导致晶振不起振。解决方法:选择具有合适 PPM 值的晶振产品。
2. 负性阻抗:负性阻抗的大小对晶振的起振有着重要影响。负性阻抗过大或过小都可能导致晶振不起振。解决方案:通过调整晶振外接电容 Cd 和 Cg 的值,可以调节负性阻抗。当负性阻抗过大时,减小电容值可以降低负性阻抗;当负性阻抗过小时,增大电容值可以增加负性阻抗。通常,负性阻抗值应至少为晶振标称最大阻抗的 3-5 倍。
3. 激励电平:激励电平过大或过小也可能导致晶振不起振。解决方案:通过调整电路中的 Rd 值,可以调节对晶振输出的激励电平。一般来说,激励电平越小越好,这不仅可以降低功耗,还与振荡电路的稳定性和晶振的使用寿命有关。
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。
晶振偶尔不起振的原因可能有以下几种:
1. 电源问题:晶振需要稳定的电源供应才能正常工作。如果电源电压不稳定或者电源线路存在问题,可能导致晶振无法正常起振。
2. 环境因素:晶振对环境温度、湿度和洁净度有一定要求。环境温度过高或过低,湿度过大,都会影响晶振的正常工作。
3. 电路设计问题:晶振电路设计不合理,如外围元件选型不当、电路板布局不合理等,可能导致晶振不起振。
4. 晶振自身问题:晶振在制造过程中可能存在质量问题,如频率偏差、稳定性差等,导致在特定条件下无法正常起振。
5. 设备故障:电子设备中的其他部件出现故障,如 CPU 故障、复位电路故障等,也可能导致晶振不起振。
针对晶振偶尔不起振的问题,可以采取以下解决方法:
1. 检查电源:确保电源电压稳定,检查电源线路是否存在问题。可以尝试使用稳压电源,并对电源线路进行排查。
2. 优化环境条件:确保晶振工作环境温度适宜,湿度控制在合理范围内。在必要时,可以采用除湿、加热或制冷设备来调整环境温度和湿度。
3. 检查电路设计:审视晶振电路设计,确保外围元件选型合理,电路板布局符合要求。如有必要,对电路进行优化和调整。
4. 更换优质晶振:如果怀疑晶振自身存在问题,可以尝试更换其他品牌或型号的晶振。选择时,注意晶振的频率、稳定性和品质等参数。
5. 检查设备其他部件:排查电子设备中的其他部件是否存在故障,如 CPU、复位电路等。必要时,对故障部件进行维修或更换。