在晶振的实际应用中,最令人不知所措的事情莫过于其不良现象表现为晶振有时工作而有时却又不工作。这种晶振起振异常现象,根据多年处理类似不良现象的经验,归纳其根本原因为以下两点:
1、电路匹配
电路匹配问题是最常发生的问题,尤其是在无源晶振的应用范围,若原本外接电容与晶振负载电容没有处于最佳匹配状态,晶振的输出频率就会发生偏移,偏移程度很可能会靠近频差边缘值。当电路板杂散电容及电磁信号过多时,本早就已经处于频率边缘值工作的晶振就会输出不能满足芯片需求的频率。
我们希望晶振输出的频率其实是一个理想化的频率,比如一般负责开机的频率为24.000000MHz。 在晶振的实际量产制造中,我们无法实现每一颗晶振产品的输出频率精确到100%, 但是我们可以做到频差范围在±10PPM~±30PPM。而芯片的设计也是依据所需频率精度范围对晶振该项参数指标提出要求。如果对频率为24.000000MHz的晶振提出的要求是±10PPM,那么该颗晶振在工作中输出的频率范围为:23.999760MHz~24.000240MHz。这与开车原理很类似:在高速公路上行驶的汽车,它可以靠近公路的或左或右的路边行驶,但一旦再继续偏离,就会掉到路外边去。晶振也是这样,频率偏移一旦超出芯片的捕捉范围,电子产品的系统就会发生紊乱,比如表现为不开机或开机后不良。
因此建议,在电子产品PCBA开发阶段,首先把晶振振荡电路匹配好,确保其处于最佳工作状态。
2、晶振电气参数不良
这里指的是在晶振生产制造中出现的本该被淘汰的不良品流入到了客户端。比如生产技术、工艺与无尘车间达不到无尘国际标准,造成石英晶片洁净度不达标,并又在不达标的空气环境下封装时再次遭受细小尘埃及水蒸气的污染,以及晶片镀银工艺不达标等因素,均可造成晶振电阻超差及DLD2不良,这两项参数不良也是非常容易造成晶振时振时不振的主要原因。正规晶振生产厂家具备严格而全面的自动化测试流程来淘汰该类不良品。同时,这也应该是晶振生产过程中晶振生产厂家需要具备的最基本的行业道德操守。
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