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[经验] 每日一练7.14#晶振应用中之常见问题及解决方法

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发表于 2020-7-14 10:37:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  为鼓励大家动手动脑,早日成为技术大牛。电路城论坛现在推出#每日一练#栏目,由版块版主出题及提供答案,内容涉及电源,射频,单片机等各种技术话题。我们会在周一至周五的早上10:30更新问题和前天问题的解题思路及答案。欢迎大家参与。

本期内容来源于:



       Casper.T,电子与通信工程专业,在读硕士,对模拟通信,智能电子设计以及FPGA图像处理和加速器有丰富的设计经验。现主要从事电子信息技术运营方面的工作。

      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。

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:某MCU需要匹配6PF的32.768KHz,结果选用12.5PF的,导致不起振。

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。

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。

4、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。

5、负性阻抗过大太小都会导致晶振不起振。

6、激励电平过大或者过小也将会导致晶振不起振

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。

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。

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
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。

7、 储存环境不当导致晶振电性能恶化而引起不起振
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。

8、 MCU质量问题、软件问题等导致晶振不起振

9、 EMC问题导致晶振不起振

其他问题导致晶振不起振
1、频率偏移超出正常值。

2、晶振在工作中出现发烫,逐渐出现停振现象。
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。

3、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。
解决办法: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。

4、晶振虚焊或者引脚、焊盘不吃锡。
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。

5、同一个产品试用两家不同晶振厂商的产品,结果不一样。
出现这种情况很好理解,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。

6、晶振外壳脱落。
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。

如果是外力因素导致的脱落则尽量避免这种情况发生。


问:针对上面所述的有关晶振应用的问题,尝试将你的解决方法写出来吧?



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发表于 2020-7-21 13:48:13 | 显示全部楼层
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