晶振不起振的原因有哪些?晶振還有哪些異常問題?

晶振具有壓電效應(yīng)，即在晶片兩極外加電壓后晶體會產(chǎn)生變形。晶振利用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體，在共振的狀態(tài)下工作可以提供穩(wěn)定、精確的單頻振蕩。為增進(jìn)大家對晶振的認(rèn)識，本文將對晶振不起振的原因以及晶振的一些其它問題予以介紹。如果你對晶振具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、晶振不起振問題概述

晶振不起振是指晶振無法產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號，導(dǎo)致整個電路無法正常工作。這一問題可能由多種因素引起，包括物料參數(shù)選型錯誤、內(nèi)部水晶片損壞、振蕩電路不匹配、晶振內(nèi)部雜質(zhì)、晶振漏氣、焊接不當(dāng)、儲存環(huán)境不當(dāng)、MCU或軟件問題以及EMC問題等。

1.晶振自身質(zhì)量問題導(dǎo)致不起振。

晶振在制作過程中，如果出現(xiàn)壓封不良或者在焊接過程中因剪腳等操作導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力，可能會影響晶振的氣密性。此外，如果在水晶片鍍電極時，空氣中的塵埃顆粒附著在電極上，或者有金渣銀渣殘留，也可能導(dǎo)致晶振不起振。而在運(yùn)輸和使用過程中，由于跌落、撞擊等因素，也可能造成晶振內(nèi)部水晶片損壞，從而導(dǎo)致晶振無法正常工作。

解決方案：更換好的晶振。在制作、運(yùn)輸和使用過程中一定要規(guī)范作業(yè)，避免誤操作導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。在選擇晶振供應(yīng)商的時候需要對廠商的設(shè)備、車間環(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)問題。

2.振蕩電路不匹配導(dǎo)致晶振不起振

影響振蕩電路的三個指標(biāo)：頻率誤差、負(fù)性阻抗和激勵電平。

2.1.頻率誤差：頻率誤差過大可能導(dǎo)致實(shí)際頻率偏離標(biāo)稱頻率，進(jìn)而導(dǎo)致晶振不起振。

解決方法：選擇具有合適PPM值的晶振產(chǎn)品。

2.2.負(fù)性阻抗：負(fù)性阻抗的大小對晶振的起振有著重要影響。負(fù)性阻抗過大或過小都可能導(dǎo)致晶振不起振。

解決方案：通過調(diào)整晶振外接電容Cd和Cg的值，可以調(diào)節(jié)負(fù)性阻抗。當(dāng)負(fù)性阻抗過大時，減小電容值可以降低負(fù)性阻抗;當(dāng)負(fù)性阻抗過小時，增大電容值可以增加負(fù)性阻抗。通常，負(fù)性阻抗值應(yīng)至少為晶振標(biāo)稱最大阻抗的3-5倍。

2.3.激勵電平：激勵電平過大或過小也可能導(dǎo)致晶振不起振。

解決方案：通過調(diào)整電路中的Rd值，可以調(diào)節(jié)對晶振輸出的激勵電平。一般來說，激勵電平越小越好，這不僅可以降低功耗，還與振蕩電路的穩(wěn)定性和晶振的使用壽命有關(guān)。

3、 焊接時溫度過高或時間過長，導(dǎo)致晶振不起振

以32.768KHz直插型為例，要求使用178°C熔點(diǎn)的焊錫，晶振內(nèi)部的溫度超過150°C，會引起晶振特性的惡化或者不起振。焊接引腳時，280°C下5秒以內(nèi)或者260°C以下10秒以內(nèi)。

不要在引腳的根部直接焊接，這樣也會導(dǎo)致晶振特性的惡化或者不起振。

解決辦法：焊接制程過程中一定要規(guī)范操作，對焊接時間和溫度的設(shè)定要符合晶振的要求。

二、晶振其他不良問題歸納

1、頻率偏移超出正常值。

解決辦法：當(dāng)電路中心頻率正偏時，說明CL偏小，可以增加晶振外接電容Cd和Cg的值。當(dāng)電路中心頻率負(fù)偏時，說明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(xiàn)發(fā)燙，逐漸出現(xiàn)停振現(xiàn)象。

排除工作環(huán)境溫度對其的影響，最可能出現(xiàn)的情況是激勵電平過大。

解決辦法：將激勵電平DL降低，可增加Rd來調(diào)節(jié)DL。

3、晶振在工作逐漸出現(xiàn)停振現(xiàn)象，用手碰觸或者用電烙鐵加熱晶振引腳又開始工作。

解決辦法：出現(xiàn)這種情況是因?yàn)檎袷庪娐分械呢?fù)性阻抗值太小，需要調(diào)整晶振外接電容Cd和Cg的值來達(dá)到滿足振蕩電路的回路增益。

4、晶振虛焊或者引腳、焊盤不吃錫。

出現(xiàn)這種情況一般來說引腳出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，或者引腳鍍層脫落導(dǎo)致。

解決辦法：晶振的儲存環(huán)境相當(dāng)重要，常溫、常濕下保存，避免受潮。另外晶振引腳鍍層脫落，可能跟晶振廠商或者SMT廠商的制程工藝有關(guān)，需要進(jìn)一步確認(rèn)。

5、同一個產(chǎn)品使用兩家不同晶振廠商的產(chǎn)品，結(jié)果不一樣。

出現(xiàn)這種情況很好理解，不同廠商的材料、制程工藝等都不一樣，會導(dǎo)致在規(guī)格參數(shù)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(fù)偏。

解決辦法：一般來說在這種情況下，如果是射頻類產(chǎn)品最好讓晶振廠商幫忙做一些電路匹配測試，這樣確保電路匹配的最好。如果是非射頻類產(chǎn)品則一般在指標(biāo)相同的情況下可以兼容。

6、晶振外殼脫落。

有時晶振在過回流焊后會出現(xiàn)晶振外殼掉落的現(xiàn)象;有些是因?yàn)榫д袷艿酵饬ψ矒舻仍驅(qū)е峦鈿っ撀洹?

解決辦法：SMT廠在晶振過回流焊之前，請充分確認(rèn)爐溫曲線是否滿足晶振的過爐要求，一般來說正規(guī)的晶振廠商提供的datasheet中都會提供參考值。

如果是外力因素導(dǎo)致的脫落則盡量避免這種情況發(fā)生。

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