晶振不起振問題
最近在給電路更換晶振，4M的，當(dāng)然也涉及了很多的問題。以前用的是陶瓷的晶振，現(xiàn)在要更新比較好的金屬晶振。當(dāng)然我也知道有更好的晶體晶振，考慮到成本問題所以沒有采用。更換了晶振以后【在實(shí)驗(yàn)沒有問題的情況下，進(jìn)行生產(chǎn)的，可是問題還是接連的出現(xiàn)了】?jī)蓚€(gè)比較重要的故障現(xiàn)象出現(xiàn)了：①晶振有3%的概率不起振 ②晶振出現(xiàn)了不穩(wěn)定性，一會(huì)振一會(huì)不振，電路出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。
取回的電路板進(jìn)行了分析，用示波器來檢測(cè)，確實(shí)是不起振的，所以到網(wǎng)上看了不少大家對(duì)于這方面的觀點(diǎn)。現(xiàn)在我們的問題已經(jīng)解決，問題是晶振與串聯(lián)接地的晶振不匹配的原因。單片機(jī)的功率決定了晶振的功率P1而電容的大小又取材于單片機(jī)的單片機(jī)功率。選擇合適又要于晶振比較匹配才是合適的。這里請(qǐng)注意P1于電容的匹配符合于p1=c1*c2/c1+c2+p2【這里的 P2是一般是3~5p的一個(gè)值】選擇的電容的值越大單片機(jī)的耗電能力也就越強(qiáng)。而且易造成不起振的情況。
一下是論壇上大家的一些討論總結(jié)：可以值得參考一下.
*此問題困擾了好多技術(shù)人員,我也做過詳盡的分析,主要要考慮這三點(diǎn):1 晶振兩端在工作的動(dòng)態(tài)阻抗問題,此阻抗有一定的范圍,因而在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)并聯(lián)一個(gè)幾百K的電阻來穩(wěn)定動(dòng)態(tài)阻抗;2 諧振電容的匹配;3 焊接時(shí)烙鐵的溫度太高
*晶振的匹配電容的主要作用是匹配晶振和振蕩電路，使電路易于啟振并處于合理的激勵(lì)態(tài)下，對(duì)頻率也有一定的“微調(diào)”作用。對(duì)MCU，正確選擇晶振的匹配電容，關(guān)鍵是微調(diào)晶體的激勵(lì)狀態(tài)，避免過激勵(lì)或欠激勵(lì)，前者使晶體容易老化影響使用壽命并導(dǎo)致振蕩電路EMC特性變劣，而后者則不易啟振，工作亦不穩(wěn)定，所以正確地選擇晶體匹配電容是很重要的。
*石英晶體振蕩器分非溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）、電壓控制晶體振蕩器（VCXO）、恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO）和數(shù)字化/μp補(bǔ)償式晶體振蕩器（DCXO/MCXO）等幾種類型。其中，無溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器是最簡(jiǎn)單的一種，在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)中，稱其為標(biāo)準(zhǔn)封裝晶體振蕩器（SPXO）。
你那個(gè)可能是TCXO型的吧，加個(gè)熱敏電阻和電容串聯(lián)在晶振振子之間怎么樣？
*無源晶體與有源晶振的區(qū)別、應(yīng)用范圍及用法：
1、無源晶體——無源晶體需要用DSP片內(nèi)的振蕩器，在datasheet上有建議的連接方法。無源晶體沒有電壓的問題，信號(hào)電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的DSP，而且價(jià)格通常也較低，因此對(duì)于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。無源晶體相對(duì)于晶振而言其缺陷是信號(hào)質(zhì)量較差，通常需要精確匹配外圍電路（用于信號(hào)匹配的電容、電感、電阻等），更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。建議采用精度較高的石英晶體，盡可能不要采用精度低的陶瓷警惕。
2、有源晶振——有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器，信號(hào)質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單（主要是做好電源濾波，通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過濾信號(hào)即可），不需要復(fù)雜的配置電路。有源晶振通常的用法：一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。相對(duì)于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號(hào)電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價(jià)格高。對(duì)于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用，個(gè)人認(rèn)為還是有源的晶振好，因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振，甚至是高檔的溫度補(bǔ)償晶振。有些DSP內(nèi)部沒有起振電路，只能使用有源的晶振，如TI 的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大，但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的，體積和晶體相當(dāng)，有的甚至比許多晶體還要小。
晶體諧振器主要技術(shù)指標(biāo)
標(biāo)稱頻率：振蕩器輸出的中心頻率或頻率的標(biāo)稱值。
頻率準(zhǔn)確度：振蕩器輸出頻率在室溫(25℃±2℃)下相對(duì)于標(biāo)稱頻率的偏差。
調(diào)整頻差：在指定溫度范圍內(nèi)振蕩器輸出頻率相對(duì)于25℃時(shí)測(cè)量值的最大允許頻率偏差。
負(fù)載諧振頻率（fL）：在規(guī)定條件下，晶體與一負(fù)載電容相串聯(lián)或相并聯(lián),其組合阻抗呈現(xiàn)為電阻性時(shí)（產(chǎn)生諧振）的兩個(gè)頻率中的一個(gè)頻率。在串聯(lián)負(fù)載電容時(shí)，負(fù)載諧振頻率是兩個(gè)頻率中較低的一個(gè)，在并聯(lián)負(fù)載電容時(shí)，則是兩個(gè)頻率中較高的一個(gè)。
靜電容：等效電路中與串聯(lián)臂并接的電容，也叫并電容，通常用C0表示。
工作溫度范圍：能夠保證振蕩器輸出頻率及其化各種特性符合指標(biāo)的溫度范圍。
頻率溫度穩(wěn)定度：在標(biāo)稱電源和負(fù)載下，工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。
ft=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
ftref＝±MAX[｜(fmax-fref)/fref｜，｜(fmin-fref)/fref｜]
ft：頻率溫度穩(wěn)定度(不帶隱含基準(zhǔn)度)
ftref：頻率溫度穩(wěn)定度(帶隱含基準(zhǔn)溫)
fmax ：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測(cè)得的最高頻率
fmin：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測(cè)得的最低頻率
fref：規(guī)定基準(zhǔn)溫度測(cè)得的頻率
說明：采用ftref指標(biāo)的晶體振蕩器其生產(chǎn)難度要高于采用ft指標(biāo)的晶體振蕩器,故ftref指標(biāo)的晶體振蕩器售價(jià)較高。
負(fù)載電容：與晶體一起決定負(fù)載諧振頻率FL的有效外界電容，用CL表示。
負(fù)載電容系列：8PF 12PF 15PF 20PF 30PF 50PF 100PF
激勵(lì)電平：晶體工作時(shí)所消耗功率的表征值。激勵(lì)電平可選值有：2mW、1mW、0.5mW、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW 等
老化率：在確定時(shí)間內(nèi)輸出頻率的相對(duì)變化。
基頻：在振動(dòng)模式最低階次的振動(dòng)頻率。
泛音：晶體振動(dòng)的機(jī)械諧波。泛音頻率與基頻頻率之比接近整數(shù)倍但不是整數(shù)倍，這是它與電氣諧波的主要區(qū)別。泛音振動(dòng)有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。
諧振器和石英晶振的區(qū)別
陶瓷諧振器和石英諧振器的區(qū)別就在于精度和溫度穩(wěn)定度上，石英晶振較陶瓷晶振精度高，溫度穩(wěn)定性好。石英晶振的精度可以達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后六位數(shù)，單位用ppm（百萬份之一）來表示，比如你用的4M，11.0592M的石英晶振的誤差一般是小于+/-30ppm的，也就是它的精度在一百萬份之30之間。而陶瓷諧振器的精度只能滿足到小數(shù)點(diǎn)后三位，用khz來表示，比如4MHz 的陶瓷諧振器它的精度一般做+/-750kHz.
從技術(shù)參數(shù)上來說，石英諧振器可以代替陶瓷諧振器，但是陶瓷諧振器不一定能代替石英諧振器，陶瓷諧振器多在電視遙控器上，玩具產(chǎn)品等對(duì)精度要求不高的產(chǎn)品中，而在儀器儀表，通信通訊等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中要求精度要的地方就需要石英諧振器。 同樣的頻率點(diǎn)它們的價(jià)格和封裝（插件和貼片）有很大關(guān)系，同是DIP或同是SMD的封裝時(shí)，陶瓷諧振器比石英諧振器低的多。
晶片在直流中的原理
人們常說的晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給他通電，他就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給他機(jī)械力，他又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)電效應(yīng)。他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。
根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電....的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場(chǎng)-磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高Q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即Q 值非常高，做振蕩器用時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。有關(guān)晶體諧振器的知識(shí)，一些電路基礎(chǔ)理論書籍上可以找到。
石英晶體的壓電特點(diǎn)是什么？
石英是用來承載壓電特征的裝置。石英水晶的壓電特征如下：如果壓電石英水晶的電極被置于相反的方向而且電壓作用于電極之間，那么強(qiáng)大的壓力就會(huì)作用于水晶內(nèi)部的電荷。如果水晶是正確安裝的但水晶內(nèi)部卻變形，那么就會(huì)形成一個(gè)機(jī)電系統(tǒng)，如果它能夠被適當(dāng)?shù)募せ钅敲淳蜁?huì)形成振蕩頻率。
如何區(qū)別恒溫晶振與溫補(bǔ)晶振
生活中我們經(jīng)常用到恒溫與溫補(bǔ)這兩種晶振，可是什么情況下會(huì)用到恒溫，什么時(shí)候會(huì)用到溫補(bǔ)呢？
恒溫晶振與溫補(bǔ)晶振都屬于晶體振蕩器，都是有源晶振，所以組成的振蕩電路都需要電源加入才能工作。下面將簡(jiǎn)單介紹一下兩者的區(qū)別。
1.從二者的定義：
恒溫晶體振蕩器簡(jiǎn)稱恒溫晶振，英文簡(jiǎn)稱為OCXO，是利用恒溫槽使晶體振蕩器中的石英晶體諧振器的溫度保持恒定，將由周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率變化量削減到最小的晶體振蕩器。OCXO是由恒溫槽控制電路和振蕩器電路構(gòu)成的。通常人們是利用熱敏電阻“電橋”構(gòu)成的差動(dòng)串聯(lián)放大器，來實(shí)現(xiàn)溫度控制。 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器簡(jiǎn)稱溫補(bǔ)晶振，英文簡(jiǎn)稱TCXO，是通過附加的溫度補(bǔ)償電路，使由周圍溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。 溫補(bǔ)晶振術(shù)語來自石英晶體振蕩器的一種補(bǔ)償方式已達(dá)到產(chǎn)品應(yīng)用方面的精度要求。溫補(bǔ)晶振定義是將壓電石英晶體原有的物理特性（壓電效應(yīng)下頻率隨溫度成三次曲線變化），通過外圍電路逆向改變，使得石英晶體原有頻率隨溫度的變化，盡可能的變小的一種補(bǔ)償方式所做的石英晶體振蕩器。
2.從二者工作原理：
恒溫晶振，由于晶體振蕩器的振蕩頻率會(huì)隨著溫度的變化而變化，故為了保持頻率的穩(wěn)定性，將晶振控制在一個(gè)恒定的溫度下工作以此來提高晶振的相頻特性。 溫補(bǔ)晶振，由于晶體振蕩器的振蕩頻率會(huì)隨著溫度的變化而變化，為了抵消溫度對(duì)晶振頻率的影響，控制晶振的諧振電容隨溫度變化而變化，抵消溫度晶體影響提高頻率穩(wěn)定性。
3.從二者測(cè)量精度：
一般的恒溫晶振要比溫補(bǔ)晶振頻率穩(wěn)定度高兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。如溫補(bǔ)晶振一般能達(dá)到-7量級(jí)，而恒溫晶振可達(dá)到-9量級(jí)。因此恒溫晶振一般用于高端測(cè)量?jī)x器，如頻率計(jì)、信號(hào)發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。 而溫補(bǔ)晶振的開機(jī)特性較好，恒溫晶振就算采用現(xiàn)在最好的加熱元件，也需要一個(gè)加溫過程。想達(dá)到-7量級(jí)，怎么也需要5分鐘左右，而達(dá)-9級(jí)以上量級(jí)甚至需要一天。因此開機(jī)即需要工作的設(shè)備就不太適合。 一般的恒溫晶振可以做的比溫補(bǔ)晶振精度更高更好。無論是恒溫晶振還是溫補(bǔ)晶振無非就是個(gè)信號(hào)源，為你的設(shè)備提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，只要了解它的性能指標(biāo)你就可以相互代用。
晶體諧振器分類及應(yīng)用范圍
石英晶體諧振器根據(jù)其外型結(jié)構(gòu)不同可分為HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S·SMD、UM-1、UM-5及柱狀晶體等。
HC-49U適用于具有寬闊空間的電子產(chǎn)品如通信設(shè)備、電視機(jī)、電話機(jī)、電子玩具中。
HC-49U/S適用于空間高度受到限制的各類薄型、小型電子設(shè)備及產(chǎn)品中。HC-49U/S·SMD為準(zhǔn)表面貼裝型產(chǎn)品，適用于各類超薄型、小型電腦及電子設(shè)備中。
柱狀石英晶體諧振器適用于空間狹小的穩(wěn)頻計(jì)時(shí)電子產(chǎn)品如計(jì)時(shí)器、電子鐘、計(jì)算器等。UM系列產(chǎn)品主要應(yīng)用于移動(dòng)通訊產(chǎn)品中，如BP機(jī)、移動(dòng)手機(jī)等。
如何判斷晶振的好壞?
1.用萬用表(R×10k擋)測(cè)晶振兩端的電阻值，若為無窮大，說明晶振無短路或漏電；再將試電筆插入電插孔內(nèi)，用手指捏住晶振的任一引腳，將另一引腳碰觸試電筆頂端的金屬部分，若試電筆氖泡發(fā)紅，說明晶振是好的；若氖泡不亮，則說明晶振損壞。
2.用數(shù)字電容表（或數(shù)字萬用表的電容檔）測(cè)量其電容，一般損壞的晶振容量明顯減小（不同的晶振其正常容量具有一定的范圍可測(cè)量),好的一般在幾十到幾百PF。
3.貼近耳朵輕搖，有聲音就一定是壞的（內(nèi)部的晶體已經(jīng)碎了，還能用的話頻率也變了）。
4.測(cè)試輸出腳電壓。一般正常情況下，大約是電源電壓的一半。因?yàn)檩敵龅氖钦也ǎㄖ到咏措妷海萌f用表測(cè)試時(shí)，就差不多是一半啦。
5.用代換法或示波器測(cè)量。
