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晶振不起振导致整机不上电?快速分析问题并处理

发布时间:2021-12-17 16:33:19 阅读量:1572

晶振主要是指晶体振荡器,而晶体振荡器则是指从一块石英晶体上按照一定的方位角切下来的薄片,我们简称为晶片,是时钟电路中最重要的部件。石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其作用在于产生原始的时钟频率,这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点,被应用于家用电器和通信设备中。

晶振不起振导致整机不上电?快速分析问题并处理

晶振停振

大量晶振不起振造成整机无电问题的原因有:

晶体本身原因:晶片碎裂、寄生、DLD不良、阻抗过大、频率不良、晶体牵引力不足过大。

电路原因:其他元件不良、负载电容或电路设计或加工造成的杂散电容离散度大、晶体两端电压不足、电路静态工作点有问题。

晶振损坏

晶振损坏分为两大类:

彻底停振:如果晶振停振,对手机而言可能无法正常开机,就像心脏突然停止跳动,以该晶振为时钟信号的电路都会停顿罢工。

存在不稳定性:引起不稳定的原因有很多,可能是晶振质量问题,更多原因则是晶振参数与电路参数不匹配,例如系统要求20ppm精度,而晶振参数只有50ppm;再或者匹配电容要求12PF,而实际电容只有9PF,诸如此类。

解决办法

1、彻底损坏

如果晶振彻底损坏,可将其拆下,与正常同型号集成电路对比测量其每只引脚对地的正、反向电阻,总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。

2、存在不稳定性

咨询晶振供应商,算出正确电容匹配值,然后更换晶振,或者是更换外挂电容。更换精度合适的晶振。如果是其它问题引起的不稳定,用无水酒精冷却集成电路。如果故障发生时间推迟或不再发生故障,即可判定问题原因。通常只能更换新集成电路来解决。

晶振停振注意要点

由于晶振在剪脚和焊锡的时候容易产生机械应力和热应力,而焊锡温度过高和作用时间太长都会影响到晶体,容易导致晶体处于临界状态,以至出现时振时不振现象,甚至停振。

在焊锡时,当锡丝透过线路板上小孔 渗过,导致引脚跟外壳连接在一块,或是晶体在制造过程中,基座上引脚的锡点和外壳相连接导致单漏,都会造成短路,从而引起停振。

当晶体频率发生频率漂移,且超出晶体频率偏差范围过多时,以至于捕捉不到晶体的中心频率,从而导致芯片不起振。

由于芯片本身的厚度很薄,当激励功率过大时,会使内部石英芯片损坏,导致停振。

在检漏工序中,就是在酒精加压的环境下,晶体容易产生碰壳现象,即振动时芯片容易跟外壳相碰,从而导致晶体容易出现时振时不振或停振的现象。

在压封时,晶体内部要求抽真空充氮气,如果发生压封不良,即晶体的密封性不好时,在酒精加压的条件下会表现为漏气,称之为双漏,也会导致停振。 

其他要特别注意的问题分析

1、晶振的选型,选择合适的晶振对单片机来说非常重要,我们在选择晶振的时候至少必须考虑谐振频点、负载电容、激励功率、温度特性长期稳定性等参数。合适的晶振才能确保单片机能够正常工作。

2、电容引起的晶振不稳定,晶振电路中的电容C1和C2两个电容对晶振的稳定性有很大影响,每一种晶振都有各自的特性,所以我们必须按晶振生产商所提供的数值选择外部元器件。通常在许可范围内,C1,C2值越低越好,C值偏大虽有利于振荡器的稳定,但将会增加起振时间。一般情况下我们使得C2值大于C1值,这样可使得上电时加快晶振起振。

3、单片机晶振被过分驱动引起的问题,晶振被过分驱动会渐渐损耗晶振的接触电镀从而引起晶振频率的上升。我们可用一台示波器来检测,OSC,输出脚,如果检测一非常清晰的正弦波且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要,则晶振未被过分驱动,相反,如果正弦波形的波峰,波谷两端被削平,而使波形成为方形,则晶振被过分驱动,这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动,判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻,从0开始慢慢调高,一直到正弦波不再被削平为止,通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。

4、画PCB的时候,要求晶振离它的放大电路(IC管脚)越近越好。这是由于晶振的输出能力有限,它仅仅输出以毫瓦为单位的电能量。在IC(集成电路)内部,通过放大器将这个信号放大几百倍甚至上千倍才能正常使用。晶振和IC间一般是通过铜走线相连的,这根走线可以看成一段电容或数段导线,导线在切割磁力线的时候会产生电流,导线越长,产生的电流越强。

标签: 晶振

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