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晶振不起振的原因 晶振不起振的原因以及解决方案分享
发布时间 : 2024-10-05
作者 : 小编
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晶振不起振的原因以及解决方案分享

晶振在现代器件中随处可见,因此晶振的重要性不言而喻。但在晶振使用过程中,常常出现一些意料之外的晶振故障,如为何晶振不起振。

本文中,首先将为大家介绍晶振不起振的原因以及解决方案,其次将阐述 CH340 晶振不起振的应对措施以供大家参考。如果你对本文即将讨论的问题存在一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。

遇到单片机晶振不起振是常见现象,那么引起晶振不起振的原因有哪些呢?让我们一起来看看吧。

一、晶振不起振的原因

(1)PCB 板布线错误;

(2)单片机质量有问题;

(3)晶振质量有问题;

(4)负载电容或匹配电容与晶振不匹配或者电容质量有问题;

(5)PCB 板受潮,导致阻抗失配而不能起振;

(6)晶振电路的走线过长;

(7)晶振两脚之间有走线;

(8)外围电路的影响。

二、解决方案

(1)排除电路错误的可能性,因此你可以用相应型号单片机的推荐电路进行比较。

(2)排除外围元件不良的可能性,因为外围零件无非为电阻,电容,你很容易鉴别是否为良品。

(3)排除晶振为停振品的可能性,因为你不会只试了一二个晶振。

(4)试着改换晶体两端的电容,也许晶振就能起振了,电容的大小请参考晶振的使用说明。

(5)在 PCB 布线时晶振电路的走线应尽量短且尽可能靠近 IC,杜绝在晶振两脚间走线。

三、无源晶体与有源晶振的区别、应用范围及用法

1、无源晶体——无源晶体需要用 DSP 片内的振荡器,在 datasheet 上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶体可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求的 DSP,而且价格通常也较低,因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体,这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用精度较高的石英晶体,尽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 的内部振荡器,信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤波,通常使用一个电容和电感构成的 PI 型滤波网络,输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可),不需要复杂的配置电路。有源晶振通常的用法:一脚悬空,二脚接地,三脚接输出,四脚接电压。相对于无源晶体,有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高。对于时序要求敏感的应用,个人认为还是有源的晶振好,因为可以选用比较精密的晶振,甚至是高档的温度补偿晶振。有些 DSP 内部没有起振电路,只能使用有源的晶振,如 TI 的 6000 系列等。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大,但现在许多有源晶振是表贴的,体积和晶体相当,有的甚至比许多晶体还要小。

四、CH340 晶振不起振的现象及解决方法

现象:

连接电脑后,能够发现设备。(CH340,COM),但是打了个叹号。提示“由于 Windows 无法加载这个设备所需的驱动程序,导致这个设备工作异常。(代码 31)”

用示波器观察,发现晶体没有起振。

排查过程:

1、先更换晶体;不行

2、然后对照数据手册检查原理图,发现 V3 引脚应该接 0.01uF 电容,而我用了 0.1uF,换,发现还是不行。

3、更换芯片,不行。

4、更换 USB 线,不行。

5、后来在官方 BBS 上也有晶体不起振的情况,具体是上电瞬间晶体起振,稍后即为高电平。

用示波器测发现我的也是。但是他那个是因为信号线 D+D- 没有加屏蔽导致。虽然没解决问题,但既有启示也有进展。

此外还得到另外一个信息,如果 CH340 和电脑通信异常,那么芯片会进入睡眠状态,此时晶体是不起振的。也就是说晶体不起振未必是设备硬件的问题。还和上位机有关。

6、从官网下载了最新的驱动程序,还是不行。

7、最后还是要感谢度娘,搜索上面的提示“由于 Windows 无法加载这个设备所需的驱动程序,导致这个设备工作异常。(代码 31)”,有个解答如下“从设备管理器中手动删除这个硬件信息,再扫描硬件改动就应该可以发现这个硬件信息,不需要系统自动搜索驱动,而是手动指向驱动所在的文件夹,(如果没有驱动的话,可以事先下载并解压好。)这样就可以重新安装它的驱动程序了。”

按照操作,就能够正常识别了。

晶振不起振的原因总结

前言

在使用的过程中,有时候会遇到晶振不起振的情况,这是常见现象。恒光辉电子科技针对晶振不起振的原因作了如下归纳总结,我们可以根据这些原因一一进行排除。

一、晶振虚焊、连锡等焊接问题

这种情况对于电子产品外发贴片来说,任何位置的芯片都有可能出现贴片不良,什么情况下会造成虚焊或者连锡:

1)晶振焊盘偏小,设计不合理,造成在贴片机放置时偏移或者放置不到位,焊盘小,锡膏也会少,焊接也会不可靠,所以解决办法是加大焊盘

2)贴片机涂刷锡膏厚度不够,回流焊的过程是相对复杂,贴片元件在过回流焊接时,助焊剂偏少或者温度曲线不合理等原因,造成贴片焊机的虚焊出现。

3)运输过程中的保护不到位,运输过程中碰撞造成锡膏脱落。

4)因焊接温度过高或时间过长造了对晶振的破坏,引发晶振不振。焊接制程过程中一定要规范操作,对焊接时间和温度的设定要符合晶振的组装要求。

二、晶振损坏

其实晶振在很多情况下会比较容易损坏,比如以下几种情况:

1)当温度过高时会容易造成对晶振的损坏,解决办法就是根据系统中各个器件温度要求,整理出合适的温度曲线要求文件。提供给贴片厂,并要求按照此文件严格执行。

2)PCBA包装不到位,在运输过程中,造成晶振收到撞击而损坏。

3)电路设计不合理,EMC干扰很大,造成晶振收到造成晶振引脚产品较大感应电流而烧坏,可以通过在晶振引脚两端并联1M阻值的电阻并更改线路来解决。

4)晶振布线设计不合理,或者与控制器的距离过长,会造成晶振不起振或者损坏。

三、晶振选型问题

晶振的选型是相当重要的。选型前最好联系方案供应商获取所需晶振的各项电气参数。参数不匹配,则很容易出现问题。

1)晶振的旁路电容,可以协助起振、微调晶振输出频率的作用,一般在10~20PF左右,但当在贴片过程中,出现混料,造成两个旁路电容相差较大时,则会造成晶振不起振。或者设计的旁路电容不合理,处于边界参数时,有可能会不起振。

2)晶振电阻过大,容易造成晶振不起振。请根据电路需求选择电阻值较小的晶振。

3)晶振在工作中发生逐渐停振不良现象,具体表现为用手触摸或者用电烙铁加热晶振引脚又开始工作。分析原因可能是因为振荡电路中的负性阻抗值太小,建议尝试调整晶振外接电容值来满足振荡电路的回路增益。

4)激励功率过大或过小。晶振发烫,排除工作环境温度对晶振的影响,最可能出现的情况是激励功率过大。建议将激励功率降低,可增加限流电阻来调节激励功率的大小。如果是激励功率过小,建议增加电路负性阻抗,或者选择负载电容较小的晶振。

四、晶振质量问题

1)在生产过程中,要求将晶振内部抽真空后充氮气,如果出现压封不良,会导致晶振气密性不良而漏气。

2)晶振DLD2超差。晶振的制程要求在万级无尘车间完成。如果空气中的水蒸气小液滴或细微尘埃颗粒附着在石英晶片电极,会导致DLD2超差,造成晶振不起振。

3)晶振本身质量有问题,这种情况出现在小品牌或者购买的拆机元件中可能性大点,当晶振批量生产过程中,不良率很高,就可以将损坏的晶振提供给供应商进行分析,并要求供应商提供8D报告,找到问题点,并进行整改管控。

晶振虽小,但能造成晶振不工作的情况有很多,需要仔细分析,针对性地找到原因,并解决问题。否则会对产品的质量稳定性产生极大的影响,对公司造成很大的损失。所以需要慎重对待。

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