晶振知識錦集2
作者：
揚興晶振
日期：2021-09-23
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歸納總結(jié)為10大步驟：1、定向。2、鍍膜。3、點膠。4、微調(diào)。5、外觀印字。6、 測試。7、老化。8、封焊。9、包裝。10、入庫。(相關(guān)閱讀可以查看YXC揚興官網(wǎng)《石英晶振生產(chǎn)流程》)
10大步驟釋義
相關(guān)術(shù)語
1、標稱頻率
晶振是一種頻率元器件，每一款晶振都有自己的頻率。頻率通常會標識在產(chǎn)品外殼上,進口晶振品牌則會有品牌的logo標識又或字母代替。
2、溫度頻差
在規(guī)定條件下，在工作溫度范圍內(nèi)相對于基準溫度（25±2℃）時工作頻率的允許偏差。
3、工作頻率
晶體與工作電路共同產(chǎn)生的頻率。
4、調(diào)整頻差
在規(guī)定條件下,基準溫度（25±2℃）時工作頻率相對于標稱頻率所允許的偏差。
5、負載諧振頻率（fL）
在規(guī)定條件下，晶體與一負載電容相串聯(lián)或相并聯(lián)，其組合阻抗呈現(xiàn)為電阻性時的兩個頻率中的一個頻率.在串聯(lián)負載電容時，負載諧振頻率是兩個頻率中較低的一個,在并聯(lián)負載電容時，則是兩個頻率中較高的一個。
6、動態(tài)電阻
串聯(lián)諧振頻率下的等效電阻。用R1表示。
7、負載諧振電阻
在負載諧振頻率時呈現(xiàn)的等效電阻。用RL表示.RL＝R1（1+C0/CL）2
8、激勵電平
晶體工作時所消耗功率的表征值。激勵電平可選值有：2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等。
9、基頻
在振動模式最低階次的振動頻率。
10、老化率
在規(guī)定條件下，晶體工作頻率隨時間而允許的相對變化。以年為時間單位衡量時稱為年老化率。
11、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。
12、負載電容
與晶體一起決定負載諧振頻率fL的有效外界電容，通常用CL表示。負載電容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100P。只要可能就應(yīng)選推薦值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。32.768K晶振常用的負載電容為12.5PF，6PF，9PF等。
13、泛音：晶體振動的機械諧波
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。泛音振動有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。
選型五要素
1、輸出頻率
任何振蕩器最基本的屬性都是它生成的頻率。根據(jù)定義，振蕩器是接受輸入電壓(通常為直流電壓)并在某一頻率下產(chǎn)生重復(fù)交流輸出的器件。所需的頻率由系統(tǒng)類型和如何使用該振蕩器所決定。
一些應(yīng)用需要kHz范圍內(nèi)的低頻晶體。一個常見的例子是32.768 kHz手(鐘)表晶體。 但是大多數(shù)當前的應(yīng)用需要更高頻率的晶體，范圍從小于10MHz到大于100MHz。
2、頻率穩(wěn)定性和溫度范圍
所需的頻率穩(wěn)定性由系統(tǒng)要求確定。振蕩器的穩(wěn)定性可簡單地表述為：由于某些原因引起的頻率變化除以中心頻率。（即：穩(wěn)定性=頻率變化÷中心頻率）
3、輸入電壓和功率
任何類型的晶振通常都可以被設(shè)計為利用系統(tǒng)中已有的DC輸入電源電壓來操作。在數(shù)字系統(tǒng)中，通常希望使用與振蕩器將驅(qū)動的系統(tǒng)中的邏輯器件所使用的電壓相匹配的電壓來驅(qū)動晶振，以便邏輯電平是直接兼容的。+3.3V或+5V是這些數(shù)字單元的典型輸入。具有較高功率輸出的其它器件可以使用較高電壓，例如+12V或+15V。另一個考慮因素是為器件供電所需的電流量。XO或TCXO可能只需要幾mA，因此在低電壓系統(tǒng)中，其功耗可以小于0.01W。另一方面，在上電時，一些OCXO可以需要5W或6W。
4、輸出波形
然后要選擇輸出波形以匹配振蕩器將在系統(tǒng)中驅(qū)動的負載。最常見的輸出之一是CMOS——以驅(qū)動邏輯電平輸入。CMOS輸出將是在地電位和系統(tǒng)的Vdd軌之間擺動的方波。對于高于約100MHz的較高頻率，通常使用差分方波。這些振蕩器具有兩個180°異相的輸出、具有快速上升和下降時間以及非常小的抖動。最通用的類型是LVPECL和LVDS。如果振蕩器用于驅(qū)動RF組件、如混頻器或其它具有50Ω輸入阻抗的器件，則通常會指定某個功率級別的正弦波輸出。產(chǎn)生的輸出功率通常在0dBm到+13dBm(1mW到20mW)之間，盡管如果需要可以輸出更高功率。
5、封裝尺寸和外形
基于振蕩器類型和規(guī)格，對晶振封裝的要求將大相徑庭。簡單的時鐘振蕩器和一些TCXO可以裝在小到1.2×2.5mm2的封裝中；而一些OCXO可以大到50×50mm2，對某些特定設(shè)計，甚至可更大。雖然一些通孔封裝如雙列直插式4或14引腳類型仍然用于較大的部件(如OCXO或?qū)Ｓ肨CXO)，但大多數(shù)當前設(shè)計使用表貼封裝。這些表貼配置可以是密封的陶瓷封裝，或基于FR-4的、具有用于I/O的建構(gòu)的組件。
總結(jié)
器件選型時一般都要留出一些余量，以保證產(chǎn)品的可靠性。選用較高檔的器件可以進一步降低失效概率，帶來潛在的效益，這一點在比較產(chǎn)品價格的時候也要考慮到。要使振蕩器的“整體性能”趨于平衡、合理，這就需要權(quán)衡諸如穩(wěn)定度、工作溫度范圍、晶體老化效應(yīng)、相位噪聲、成本等多方面因素，這里的成本不僅僅包含器件的價格，而且包含產(chǎn)品全壽命的使用成本。
檢測五技巧
1、用萬用表(R×10k擋)測晶振兩端的電阻值，
若為無窮大，說明晶振無短路或漏電；再將試電筆插入市電插孔內(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）測量其電容，
一般損壞的晶振容量明顯減?。ú煌木д衿湔Ｈ萘烤哂幸欢ǖ姆秶?/span>
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、測試輸出腳電壓。
一般正常情況下，大約是電源電壓的一半。因為輸出的是正弦波（峰峰值接近源電壓），用萬用表測試時，就差不多是一半啦。
5、用代換法或示波器測量。
那么如何用萬用表測量晶振是否起振？ 可以用萬用表測量晶振兩個引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如工作電壓是5V則測出的是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個腳，這個電壓有明顯變化，證明是起振了的。
不起振10大問題匯總
1、 物料參數(shù)選型錯誤導(dǎo)致晶振不起振
例如：某MCU需要匹配6PF的32.768KHz，結(jié)果選用12.5PF的，導(dǎo)致不起振。
解決辦法：更換符合要求的規(guī)格型號。必要時請與MCU原廠確認。
2、 內(nèi)部水晶片破裂或損壞導(dǎo)致不起振
例如：運輸過程中損壞、或者使用過程中跌落、撞擊等因素造成晶振內(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。平時需要注意的是：運輸過程中要用泡沫包厚一些，避免中途損壞;制程過程中避免跌落、重壓、撞擊等，一旦有以上情況發(fā)生禁止再使用。
3、 振蕩電路不匹配導(dǎo)致晶振不起振
影響振蕩電路的三個指標：頻率誤差、負性阻抗、激勵電平。
（1）頻率誤差太大，導(dǎo)致實際頻率偏移標稱頻率從而引起晶振不起振。
解決辦法：選擇合適的PPM值的產(chǎn)品。
（2）負性阻抗過大太小都會導(dǎo)致晶振不起振。
解決辦法：負性阻抗過大，可以將晶振外接電容Cd和Cg的值調(diào)大來降低負性阻抗;負性阻抗太小，則可以將晶振外接電容Cd和Cg的值調(diào)小來增大負性阻抗。一般而言，負性阻抗值應(yīng)滿足不少于晶振標稱最大阻抗3-5倍。
（3）激勵電平過大或者過小也將會導(dǎo)致晶振不起振
解決辦法：通過調(diào)整電路中的Rd的大小來調(diào)節(jié)振蕩電路對晶振輸出的激勵電平。一般而言，激勵電平越小越好，處理功耗低之外，還跟振蕩電路的穩(wěn)定性和晶振的使用壽命有關(guān)。
4、 晶振內(nèi)部水晶片上附有雜質(zhì)或者塵埃等也會導(dǎo)致晶振不起振
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