原创 晶振失效原因分析

2022-9-29 17:17 202 1 1 分类: 通信 文集: 晶振

晶振可以产生CPU执行命令时需要的时钟频率信号。晶振不起振会导致整个设备无法正常工作。面对失效的晶振,我们可以从以下几点分析其原因:

1. 参数:在考虑参数,电路和应用的同时,也需要结合实际工作的环境(例如:终端产品应用在高振动,高冲击的环境;有外部磁场干扰的环境;高低温温湿度有差异的环境)。

2. 负载电容:如果MCU写明需要特定负载电容的谐振器,用户仍需要精准匹配外部电容使其正常工作,否则可能会导致不起振。
3. 频率误差: 选择合适温度范围和温度频差可以保证晶体的输出频率以及各种性能都符合指标的工作温度范围。
4. 负性阻抗:石英晶体振荡器的振幅条件是振荡起动及能正常持续振荡的条件,回路上的负性电阻绝对值│-R│。建议振荡宽限为晶振等效串联电阻RR的5倍之上:│-R│≥ 5RR;电路进入正常振荡状态时│-R│变小:达到RR=│-R│。

负性电阻 |- R| = Rtest + Re

Rtest=与晶振串联连接纯电阻

Re=振荡时的有效电阻=R1(1+C0/CL)^2

5. 激励电平

如果激励功率过大可能破坏晶体的内部机理,引起振荡频率异常、稳定度下降、频率失真等现象,更为严重的导致电极受损。在电路设计时,KOAN小妹建议您确认所使用的激励等级绝对不超过最大激励等级。

6. 噪声

低噪声晶振主要减少振荡器内部噪声对输出信号的影响,以获得短期频率稳定性的晶体振荡器。

7. 焊接

如果焊接操作不当会对晶振造成损伤,严重时会造成停振;或造成软伤害,即使可以正常工作,在未来的使用中也会造成停振的现象。

8. PCB布局

如果PCB板很大需要进行切割,那么切割的边缘会因为变形而产生机械张力,会对晶振产生影响。晶振需要远离PCB板边缘的地方。凯擎小妹建议应优先将晶振放在中间的地方。

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晶振各项参数的分析应使用专业晶振测试仪器。S&A250B网络分析仪可以测量各尺寸直插及贴片石英晶体谐振器,可以提供精确的,重复性好的晶体测量方式,测量超过40种不同的参数。S&A280B测量石英晶体振荡器,分析输出波形及各类电性能参数。判断晶振性能优良还需要结合频率误差、温度稳定性、起振时间、相位噪声与抖动等参数。KOAN可以快速高水平满足客户的需求、精准化匹配、快速故障分析。

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