PCB設(shè)計在電子產(chǎn)品中的重要性不言而喻,也因此,產(chǎn)品一旦出現(xiàn)了問題,就需要考慮是否是因為PCB設(shè)計不良的問題。比如,產(chǎn)品調(diào)試時晶振不起振,這可能是因為晶振器件本身的問題,也有可能是因為PCB設(shè)計上的原因。
晶振不起振的原因
01
晶振器件本身有問題
這個可能性較大,主要體現(xiàn)在下面一些地方:
1)物料參數(shù)選型錯誤
例如:某產(chǎn)品需要匹配32.768KHz 6PF的晶振,結(jié)果選用12.5PF的,導(dǎo)致晶振不起振。
解決辦法:更換符合要求的規(guī)格型號的晶振即可。
2)頻率偏移超出正常值
如果實際振蕩頻率超出了模塊所需的頻率范圍,就會發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸/接收錯誤,從而引起晶振不起振。
解決辦法:選擇合適的PPM值的產(chǎn)品。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。
3)晶振內(nèi)部水晶片破裂或損壞
運(yùn)輸過程中損壞、或使用過程中跌落、撞擊等因素都造成晶振內(nèi)部水晶片損壞,從而導(dǎo)致晶振不起振。
解決辦法:更換好的晶振即可。
提醒注意:為了避免晶振在運(yùn)輸過程中發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞,要用泡沫包厚一些;從高空中跌落、或發(fā)生過重壓、撞擊等情況的晶振,應(yīng)禁止再使用。
4)晶振內(nèi)部水晶片上附有雜質(zhì)或塵埃
晶振在制作中有水晶片鍍電極這一過程,即在水晶片上鍍上一次層金或銀電極,若空氣中的塵埃顆粒附在電極上,或有金渣銀渣殘留在電極上,也會導(dǎo)致晶振不起振。
解決辦法:更換新的晶振。
提醒注意:水晶片鍍電極要求在萬級無塵車間作業(yè)完成,廠商的設(shè)備、車間環(huán)境及工藝直接關(guān)系到產(chǎn)品的品質(zhì)問題。
5)晶振出現(xiàn)漏氣
晶振在制程過程中要求將內(nèi)部抽真空后充滿氮?dú)猓绻霈F(xiàn)壓封不良,導(dǎo)致晶振氣密性不好出現(xiàn)漏氣;或者晶振在焊接過程中因為剪腳等過程中產(chǎn)品的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致晶振出現(xiàn)氣密性不良;均會導(dǎo)致晶振出現(xiàn)不起振的現(xiàn)象。
解決辦法:更換好的晶振。在制程和焊接過程中一定要規(guī)范作業(yè),避免誤操作導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。
02
PCB設(shè)計上的原因
雖然這個原因的概率比較小,但也存在。晶振在PCB需要檢查核對并關(guān)注的內(nèi)容有:
1)晶體電路盡可能地靠近芯片的時鐘管腳放置,布線盡可能的短,以減少走線的負(fù)載電容和防止不必要的噪聲;
2)晶振距離板邊太近,易導(dǎo)致晶振輻射雜訊,建議離PCB板邊10mm以上。
3)時鐘走線Xin和Xout以及晶體下方第二層需要是完整的地平面做隔離,投影區(qū)域建議禁止任何走線,避免噪聲耦合進(jìn)入時鐘電路;
4)晶體電路圍繞放置地環(huán)。地環(huán)通過過孔與相鄰的接地層連接,以隔離噪聲,如果芯片有晶振的模擬地,需要單獨(dú)地孔到平面;
5)晶振的兩個負(fù)載電容靠近晶振,信號先經(jīng)過后再到主芯片。有源晶振的濾波電容應(yīng)盡量靠近晶振的電源引腳,位置擺放順序:按電源流入方向,依容值從大到小依次擺放,容值最小的電容最靠近電源引腳。
確認(rèn)好以上這些問題基本就可以斷定PCB上的晶振電路設(shè)計是否合理了。
知識擴(kuò)展:晶振
晶振是電子產(chǎn)品中最常用的不可或缺的組件,小到手機(jī)、電腦,大到導(dǎo)彈、衛(wèi)星都需要晶體振蕩器,它被譽(yù)為“電子設(shè)備的心臟”,在電子系統(tǒng)中扮演關(guān)鍵角色。
晶振的作用
晶振是時鐘電路中最重要的部件,它的主要作用是向顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各部分提供基準(zhǔn)頻率,它就像個標(biāo)尺,工作頻率不穩(wěn)定會造成相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定,自然容易出現(xiàn)問題。在通常工作條件下,普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十,高級的精度更高。
晶振的另一個作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振,便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振,而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。
審核編輯黃昊宇
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