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有源晶振不起振的原因深度分析与排查方案

高工
2025-10-25 13:58:45     打赏

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有源晶振(AXO)是设备时钟信号核心,不起振会导致设备死机、功能失效。以下从 4 大维度总结关键原因,附 3 步排查方案。

一、4 大核心不起振原因

1. 硬件连接问题(占比 40%+)

供电异常

VCC/GND 虚焊、氧化;电压低于晶振最小工作值;VCC 未并去耦电容(推荐 0.1μF+10μF)或电容离晶振超 5mm。

负载不匹配 OUT 引脚接高阻抗负载,或负载电容超 15-22pF;寄生电容(布线长、邻线耦合)破坏谐振。

使能错误 EN 引脚悬空(默认高电平)但晶振需低电平使能;EN 电平未达阈值或受干扰。

2. 晶振自身故障(占比 30% 左右)

内部损坏 封装虚焊、导线断;高温(>85℃)/ 高湿(>60% RH)致元件老化;静电(>1000V)击穿电路。

参数 mismatch 标称频率与设计不符;温漂超规格(如工业级用消费级晶振)。

启动慢 低频晶振(<1MHz)启动需 1-10ms,后级电路提前读取误判;电源升压快(<1ms)致晶振未初始化。

3. 外部环境干扰(占比 15% 左右)

电磁干扰 近大功率器件(电机开关电源);PCB 布线中电源线 / 信号线与晶振线并行串扰。

温湿度异常 温度超范围(消费级 0-70℃、工业级 - 40-85℃);湿度>80% RH 致内部漏电。

机械损伤 振动加速度>500m/s²、冲击力>1000N,致晶体片断、引脚脱焊。

4. 电路设计缺陷(占比 15% 左右)

滤波差 VCC 无去耦电容或电容离晶振超 10mm;仅用小容量电容(如单 0.1μF)。

接地错 晶振 GND 与其他共用;接地铜皮<1mm、过孔<2 个,阻抗大。

负载错 后级阻抗低(如 TTL 接 CMOS 晶振)致过载;OUT 布线超 20mm、过孔>3 个,信号衰减。

二、3 步快速排查方案

1. 基础检查(5 分钟)

看:引脚氧化、焊盘虚焊、PCB 烧焦。 测:VCC 电压(误差≤±5%)、EN 电平;VCC-GND 阻抗(正常≥1kΩ,0Ω 为短路)。

2. 替换验证(10 分钟)

换同型号晶振,正常则原晶振坏;仍不行,换其他品牌或微调电源 ±0.2V。

3. 环境与电路整改

环境:晶振贴铜箔接地防干扰;高温加散热片、低温包保温棉。 电路:VCC 并 0.1μF+10μF 电容(距晶振≤5mm);晶振 GND 单点接主地(铜皮≥2mm、过孔≥2 个);OUT 串 100-200Ω 电阻或并 15-22pF 电容匹配负载。

优先从连接、供电、替换入手排查,设计阶段需按规格书做滤波、接地、负载匹配,可大幅降低故障。仍无解时,用示波器测 OUT 信号(看是否有正弦 / 方波)进一步定位。



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