详谈具有核心竞争力的晶振

【crystal晶振作用】

 给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。原理：在石英晶振的两个极板上加一个电场，晶片会产生机械变形，对极板施加机械力使其变形，又会在极板上产生相应的电荷，这叫压电效应。如果在两个极板上加上交变的电压，晶片便会产生机械变形震荡，同时这种机械震荡还会产生交变的电场（比较的微小），但是当外加交变的电压的频率与晶片固有的频率（由其形状和尺寸决定）相等时，机械振动的幅度会加剧，产生交变电场也增大。叫做压电谐波。即使去掉晶振，电路照样的能振荡，并且如果把那两个电容改成可调电容的话也能得到想要的某个频率，那还要晶振干什么晶振、陶瓷谐振器路、RC振荡器以及硅振荡器是适用于微控制器的四种时钟源。针对具体应用优化时钟源设计依赖于以下因素：成本、精度和环境参数。RC振荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差，会在标称输出频率的5%至50%范围内变化；但相对RC振荡器而言，基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。

【crystal晶振基本参数简介】

1.CL: 指与晶体元件一起决定负载谐振频率（FL）的有效外接电容，CL是一个测试条件也是一个使用条件，这个值可在用户具体使用时根据情况作适当调整，来微调FL的实际工作频率（也即晶体的制造公差可调整）。但它有一个合适值，否则会给振荡电路带来恶化，其值通常采用6pF、10pF、15pF 、20pF、30pF、∝等，其中当CL标为∝时表示其应用在串联谐振型电路中，不要再加负载电容，并且工作频率就是晶体的（串联）谐振频率Fr。用户应当注意，对于某些晶体（包括不封装的振子应用），在某一生产规范既定的负载电容下（特别是小负载电容时），±0.5pF的电路实际电容的偏差就能产生±10×10-6的频率误差。因此，负载电容是一个非常重要的订货规范指标。

2. F0：指晶体元件规范中所指定的频率，也即用户在电路设计和元件选购时所希望的理想工作频率；Fr：指在规定条件下，晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个频率；FL：指在规定条件下，晶体元件与一负载电容串联或并联，其组合阻抗呈现为电阻性时两个频率中的一个频率。

3. Rr：指晶体元件在谐振频率处的等效电阻
 

【如何判断晶振是否起振】

晶振厂家教您几招:  
1.    示波器检测。这个会用示波器的就应该都知道了…….就不详说了。（之前也有碰到说示波器检测不真，但单体晶振测试就起振的。这样的情况是可能晶振电阻比较大，或者是晶振负载与两端的电容值不匹配。）

2.    万用表检测。可以使用万用表检测贴片晶振或石英晶振两端的电压是否是芯片工作电压的一半。如果是一半那就表示起振了。另外用镊子碰晶振的另一只脚，电压有明显变化也表示晶振是起振的。
 

【晶振电路中两端的电阻电容的作用】

　
并联电阻的四大作用：
1、配合IC内部电路组成负反馈、移相，使放大器工作在线性区；
2、限流防止谐振器被过驱；
3、并联降低谐振阻抗，使谐振器易启动；
4、电阻取值影响波形的脉宽。
两端电容的作用：
这个是晶体的匹配电容，只有在外部所接电容为匹配电容的情况下，
振荡频率才能保证在标称频率附近的误差范围内。最好按照所提供的数据来，
如果没有，一般是30pF左右。太小了不容易起振。在某些情况下，
也可以通过调整这两个电容的大小来微调振荡频率，当然可调范围一般在10ppm量级。
 

常见晶振异常】 

1.晶振时振时不振------a:晶振负载与两端电容不匹配造成频率偏差太大；b:晶振本身有问题，寄生&阻抗值波动大&内部焊点不牢等。
2.晶振装板上不行，用电热风催一下或者拆下来重新装上去又可以了------主要是晶振负载与两端电容不匹配造成频率偏差太大。电热风催实际是相当于改变了线路的杂散电容。
3.晶振负载与晶振两端的电容的匹配-------CL=(C1*C2)/(C1+C2)+C” 
其中CL:晶振的负载电容值； C1 C2：晶振两端的电容值；C”：线路杂散电容
晶振的匹配电容的主要作用是匹配晶振和振荡电路，使电路易于启振并处于合理的激励态下，对频率也有一定的“微调”作用。对MCU，正确选择晶振的匹配电容，关键是微调晶体的激励状态，避免过激励或欠激励，前者使晶体容易老化影响使用寿命并导致振荡电路EMC特性变劣，而后者则不易启振，工作亦不稳定，所以正确地选择晶体匹配电容是很重要的
4.32768HZ晶振出现时间偏差：时间存在偏差主要是频率有偏差，1PPM的频率偏差换算成天时间误差就是0.0864S。那么如果需要时间误差要做到准确就最好晶振两端的电容要按正常配比焊接，同时要晶振供应商帮忙通过QWA检测找最好的0误差PPM值，按0误差的标准来指定供货的频率范围。
5,32768HZ晶振的的焊接：1）.碰到有将32768HZ晶振的外壳焊在板上来实现信号屏蔽防干扰。这样的结果会导致因焊接时间太长将晶振内部的焊点融化，内部结构晶片倾斜碰壳而短路。最好的方法是PCB板上设有两个针孔使用铜线捆绑晶振。或者使用橡胶粘结剂进行。2).时钟晶体弯脚时随意弯曲。最佳的弯曲是用手指捏住圆柱晶体的外壳;用镊子夹住离晶体基座底部3mm以上的引线处，用镊子夹住弯曲引线成90°，不要用力拉引线。用力拉引线可能造成引线根部的玻璃子破裂，而产生漏气导致电气性能损坏。如果漏气了晶振也就基本上是不能用了。
6.因为焊接时有阻焊剂等脏污就选择使用超声波清洗PCBA板：经超声波清洗或超声波焊接会影响和损坏石英晶体的内部结构甚至晶片破损。
7.晶振起振时间长，开机不振关机再开机就起振，耗电量大成品电池不耐用：这主要是晶振的电阻太大造成的，低电压下晶振就无法起振了。