眾所周知，在電子行業(yè)有這樣一個(gè)形象的比喻：如果把MCU比作電路的“大腦”，那么晶振毫無(wú)疑問(wèn)就是“心臟”了。同樣，電路對“晶體晶振”（以下均簡(jiǎn)稱(chēng)：“晶振”）的要求也如一個(gè)人對心臟的要求一樣，最需要的就是穩定可靠。晶振在電路中的作用就是為系統提供基本的頻率信號，如果晶振不工作，MCU就會(huì )停止導致整個(gè)電路都不能工作。然而很多工程師對晶振缺乏足夠的重視和了解，而一旦出了問(wèn)題卻又表現的束手無(wú)策，缺乏解決問(wèn)題的思路和辦法。
晶振不起振問(wèn)題歸納
1、物料參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(shí)請與MCU原廠(chǎng)或者我們確認。
2、內部水晶片破裂或損壞導致不起振
運輸過(guò)程中損壞、或者使用過(guò)程中跌落、撞擊等因素造成晶振內部水晶片損壞，從而導致晶振不起振。
解決辦法：更換好的晶振。平時(shí)需要注意的是：運輸過(guò)程中要用泡沫包厚一些，避免中途損壞;制程過(guò)程中避免跌落、重壓、撞擊等，一旦有以上情況發(fā)生禁止再使用。
3、振蕩電路不匹配導致晶振不起振
影響振蕩電路的三個(gè)指標：頻率誤差、負性阻抗、激勵電平。
頻率誤差太大，導致實(shí)際頻率偏移標稱(chēng)頻率從而引起晶振不起振。
解決辦法：選擇合適的PPM值的產(chǎn)品。
負性阻抗過(guò)大太小都會(huì )導致晶振不起振。
解決辦法：負性阻抗過(guò)大，可以將晶振外接電容Cd和Cg的值調大來(lái)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(lái)增大負性阻抗。一般而言，負性阻抗值應滿(mǎn)足不少于晶振標稱(chēng)最大阻抗3-5倍。
激勵電平過(guò)大或者過(guò)小也將會(huì )導致晶振不起振
解決辦法：通過(guò)調整電路中的Rd的大小來(lái)調節振蕩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，還跟振蕩電路的穩定性和晶振的使用壽命有關(guān)。
4、晶振內部水晶片上附有雜質(zhì)或者塵埃等也會(huì )導致晶振不起振
晶振的制程之一是水晶片鍍電極，即在水晶片上鍍上一次層金或者銀電極，這要求在萬(wàn)級無(wú)塵車(chē)間作業(yè)完成。如果空氣中的塵埃顆粒附在電極上，或者有金渣銀渣殘留在電極上，則也會(huì )導致晶振不起振。
解決辦法：更換新的晶振。在選擇晶振供應商的時(shí)候需要對廠(chǎng)商的設備、車(chē)間環(huán)境、工藝及制程能力予以考量，這關(guān)系到產(chǎn)品的品質(zhì)問(wèn)題。
5、晶振出現漏氣導致不起振
晶振在制程過(guò)程中要求將內部抽真空后充滿(mǎn)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(guò)程中因為剪腳等過(guò)程中產(chǎn)品的機械應力導致晶振出現氣密性不良;均會(huì )導致晶振出現不起振的現象。
解決辦法：更換好的晶振。在制程和焊接過(guò)程中一定要規范作業(yè)，避免誤操作導致產(chǎn)品損壞。
6、焊接時(shí)溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(cháng)，導致晶振內部電性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(diǎn)的焊錫，晶振內部的溫度超過(guò)150°C，會(huì )引起晶振特性的惡化或者不起振。焊接引腳時(shí)，280°C下5秒以?xún)然蛘?60°C以下10秒以?xún)取?/font>
不要在引腳的根部直接焊接，這樣也會(huì )導致晶振特性的惡化或者不起振。
解決辦法：焊接制程過(guò)程中一定要規范操作，對焊接時(shí)間和溫度的設定要符合晶振的要求。如有疑問(wèn)可與我們聯(lián)系確認。
7、儲存環(huán)境不當導致晶振電性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(cháng)時(shí)間使用或者保存，會(huì )引起晶振的電性能惡化，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、保存，避免晶振或者電路板受潮。
8、MCU質(zhì)量問(wèn)題、軟件問(wèn)題等導致晶振不起振
解決辦法：目前市場(chǎng)上面MCU散新貨、翻新貨、拆機貨、貼牌貨等魚(yú)龍混雜，如果沒(méi)有一定的行業(yè)經(jīng)驗或者選擇正規的供貨商，則極易買(mǎi)到非正品。這樣電路容易出現問(wèn)題，導致振蕩電路不能工作。另外即便是正品MCU，如果燒錄程序出現問(wèn)題，也可能導致晶振不能起振。
9、EMC問(wèn)題導致晶振不起振
解決辦法：一般而言，金屬封裝的制品在抗電磁干擾上優(yōu)于陶瓷封裝制品，如果電路上EMC較大，則盡量選用金屬封裝制品。另外晶振下面不要走信號線(xiàn)，避免帶來(lái)干擾。
10、其他問(wèn)題導致晶振不起振
晶振其他不良問(wèn)題歸納
1、頻率偏移超出正常值。
解決辦法：當電路中心頻率正偏時(shí)，說(shuō)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(shí)，說(shuō)明CL偏大，可以減少晶振外接電容Cd和Cg的值。
2、晶振在工作中出現發(fā)燙，逐漸出現停振現象。
排除工作環(huán)境溫度對其的影響，最可能出現的情況是激勵電平過(guò)大。
解決辦法：將激勵電平DL降低，可增加Rd來(lái)調節DL。
3、晶振在工作逐漸出現停振現象，用手碰觸或者用電烙鐵加熱晶振引腳又開(kāi)始工作。
解決辦法：出現這種情況是因為振蕩電路中的負性阻抗值太小，需要調整晶振外接電容Cd和Cg的值來(lái)達到滿(mǎn)足振蕩電路的回路增益。
4、晶振虛焊或者引腳、焊盤(pán)不吃錫。
出現這種情況一般來(lái)說(shuō)引腳出現氧化現象，或者引腳鍍層脫落導致。
解決辦法：晶振的儲存環(huán)境相當重要，常溫、常濕下保存，避免受潮。另外晶振引腳鍍層脫落，可能跟晶振廠(chǎng)商或者SMT廠(chǎng)商的制程工藝有關(guān)，需要進(jìn)一步確認。
5、同一個(gè)產(chǎn)品試用兩家不同晶振廠(chǎng)商的產(chǎn)品，結果不一樣。
出現這種情況很好理解，不同廠(chǎng)商的材料、制程工藝等都不一樣，會(huì )導致在規格參數上有些許差異。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(lái)說(shuō)在這種情況下，如果是射頻類(lèi)產(chǎn)品最好讓晶振廠(chǎng)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(lèi)產(chǎn)品則一般在指標相同的情況下可以兼容。
6、晶振外殼脫落。
有時(shí)晶振在過(guò)回流焊后會(huì )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。
解決辦法：SMT廠(chǎng)在晶振過(guò)回流焊之前，請充分確認爐溫曲線(xiàn)是否滿(mǎn)足晶振的過(guò)爐要求，一般來(lái)說(shuō)正規的晶振廠(chǎng)商提供的datasheet中都會(huì )提供參考值。
如果是外力因素導致的脫落則盡量避免這種情況發(fā)生。
7、其他不良問(wèn)題
晶振設計、過(guò)程中的建議
1、在PCB布線(xiàn)時(shí)，晶振電路的走線(xiàn)盡可能的短直，并盡可能靠近MCU。盡量降低振蕩電路中的雜散電容對晶振的影響。
2、PCB布線(xiàn)的時(shí)候，盡量不要在晶振下面走信號線(xiàn)，避免對晶振產(chǎn)生電磁干擾，從而導致振蕩電路不穩定。
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(huì )因PCB板變形產(chǎn)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，那么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(guò)回流焊都是多拼板，在分板的時(shí)候產(chǎn)生的機械張力會(huì )對晶振有影響，可能產(chǎn)生不良。
5、在選擇晶振的型號及規格參數時(shí)，工程師應盡量與晶振大廠(chǎng)商或者專(zhuān)業(yè)代理商確認，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(cháng)而影響生產(chǎn)，而且在價(jià)格上也會(huì )處于被動(dòng)。
6、帶有晶振的電路板一般不建議用超聲波清洗，避免發(fā)生共振而損壞晶振導致不良。
雖然一般的晶振價(jià)格都比較便宜，在電路上也不那么起眼，但是晶振現在越來(lái)越受工程師的重視了。最直接的原因就是如果晶振出現異常，經(jīng)常讓工程師們抓狂，并且經(jīng)常束手無(wú)策。因此選擇一家好的晶振供應商就顯得尤為重要了。 |
