40个单片机晶振问题及解决方法(附单片机晶振基本问题总结及晶振应用常见问题建议).docx
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1、单片机晶振不起振原因分析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?(l)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。解决方案,建议按如下方法逐个排除故障:(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
2、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。单片机晶振电路中两个微调电容不对称会怎样?相差多少会使频率怎样变 化?我在检测无线鼠标的接受模块时,发现其频率总是慢慢变化(就是一直不松 探头的手,发现频率慢慢变小)晶振是新的!答:电容不对称也不会引起频率的漂移,你说的频率漂移可能是因为晶振的 电容的容量很不稳定引起的,你可以换了试,换两电容不难,要不就是你的晶振的 稳定性太差了,或者你测量的方法有问题.51单片机时钟电路用12MHz的晶振时那电容的值是怎样得出来的?拿内部 时钟电路来
3、说明吧!答:其实这两个电容没人能够解释清楚到底怎么选值,因为22pF实在是太 小了。要说只能说和内部的振荡电路自身特性有关系,搭配使用,用来校正波形, 没有人去深究它到底为什么就是这么大的值。晶振为何被要求紧挨着IC,单片机晶振不起振?答:原因如下:晶振是通过电激励来产生固定频率的机械振动,而振动又会产生电流反馈给 电路,电路接到反馈 后进行信号放大,再次用放大的电信号来激励晶振机械振 动,晶振再将振动产生的电流反馈给电路,如此这般。当电路中的激励电信号和 晶振的标称频率相同时,电路就能输出信号强大,频率稳定的正弦波。整形电 路再将正弦波变成方波送到数字电路中供其使用。问题在于晶振的输出能力有
4、限,它仅仅输出以毫瓦为单位的电能量。在IC (集成电路)内部,通过放大器将这个信号放大几百倍甚至上千倍才能正常使 用。晶振和IC间一般是通过铜走线相连的,这根走线可以看成一段导线或数段 导线,导线在切割磁力线的时候会产生电流,导线越长,产生的电流越强。解决方案:选择具有适当PPM值的产品。如果负阻抗太大或太小,晶振都不会振动。解决方法:如果负阻抗过大,可以通过增大晶振外接电容Cd和Cg的值来 减小负阻抗,如果负阻抗过小,可以通过增大外接电容Cd的值来减小负阻抗可 以减少。和Cg.对晶振进行分级电阻以增加负阻抗。一般来说,负阻抗值至少 应该是晶振标称最大阻抗的3-5倍。过高或过小的激励电平都不会
5、导致晶体振荡器振动。解决方法:通过缩放电路中的Rd来调整晶振输出的振荡电路的激励电平。 一般来说,激发能级越小越好,除了处理功耗越低外,还关系到振荡电路的稳定 性和晶振的寿命。4.水晶内部附着杂质或灰尘也会导致水晶不振动。晶振的制造工艺之一是晶板电极电镀,即在晶板上镀上一层金或银电极,必 须在万级无尘车间内完成。如果空气中的灰尘颗粒附着在电极上或金渣和银渣残 留在电极上,晶体振荡器将不会振动。解决方法:更换新的水晶。在选择晶振供应商时,应考虑与产品质量问题相 关的制造商设备、工作环境、技术和工艺能力。5、晶振有漏气现象,不振动。在晶振的制造过程中,需要用吸尘器将内部充满并充入氮气,如果压力密封
6、 不好,则晶振的气密性不好,会出现漏气。解决方法:更换好的水晶。在制造和焊接过程中,操作必须标准化,以防止 因篡改而损坏产品。6、焊接时温度过高或时间过长,导致晶振内部电气性能指标异常,晶振不 振动。以32.768KHZ直插式为例,必须使用熔点为178的焊料,当晶振内部温度 超过150时,晶振特性不会劣化或发生。振动。焊接引脚时,在280C下5秒 内或在260c下10秒内。不要直接焊接引线的根部。晶体特性或振动没有退化。解决方法:在焊接过程中,必须规范操作,焊接时间和温度设置必须符合晶 振的要求。如果您有任何问题,请联系我们确认。7、如果存放环境不合适,会降低晶振的电气性能,不会产生振动。如果
7、在高温、低温、高湿条件下长期使用或存放,晶振的电气性能可能会变 差,可能不会出现振动。解决方法:尽量在常温常湿条件下使用和存放,以免晶振或电路板衰减。8.单片机质量问题、软件问题等导致晶振不振。解决方法:目前市场上MCU混有全新、翻新、拆解、贴牌商品等商品,如 果您没有具体的行业经验或者选择正规的供应商,是买不到的一个非正品。很容 易。该电路容易出现问题,因此振荡电路将无法工作。另外,即使是正品单片机, 如果烧录程序出现问题,晶振也可能不会振动。9.由于EMC问题,晶振不振动。解决方法:一般来说,金属封装的产品比陶瓷封装的产品抗电磁干扰能力更 强,因此,如果电路的EMC比较高,应该尽量使用金属
8、封装的产品。另外,不 要在晶振下走信号线,以免干扰。1。,另一个晶振不振的问题二、晶振其他不良问题归纳1、频偏超过正常值。解决方法:如果电路中心频率为正偏,说明CL太小,可以增大晶振外接电 容Cd和Cg的值。如果电路的中心频率为负偏,说明CL过大,无法降低晶振 外接电容Cd和Cg的值。2、晶振在工作中发热,逐渐停止振动。除了工作环境温度的影响外,最有可能的情况是激发电平太高。解决方法:通过降低此处的电平DL,增力口 Rd来调整DL。3、晶振在工作过程中逐渐停止振动,当用手触摸晶振引脚或用电烙铁加热 时,晶振又开始工作。解决方法:出现这种情况是因为振荡电路的负阻抗值太小,必须调整晶振的 外接电容
9、Cd和Cg的值来匹配振荡电路的环路增益。4 .晶振没有焊接或引脚和焊盘吃锡。在这种情况下,引脚通常被氧化或引脚镀层剥落。解决方法:晶振的存放环境很重要,所以存放在常温常湿的地方,避免受潮。 另外,晶针镀层剥落可能与晶振厂家或SMT厂家的工艺技术有关,需要额外确 认。5、我试了两个晶振厂家的同一个产品,结果不一样。情况很容易理解,不同的厂家材料不同,工艺不同,所以规格上也有一些差 异。例如,相同的频率偏移可以是+/-10ppm, A的大部分可以是正偏移,B的大 部分可以是负偏移。解决方法:一般这种情况下,如果是射频产品,最好请晶振厂家做一些电路 匹配测试,保证最好的电路匹配。对于非射频产品,一般
10、都兼容相同的指标。6、晶振外壳脱落。晶振在回流焊后有时会脱落,有的情况是晶振因外力撞击等原因造成的。解决方法:晶振在进行回流焊前,SMT厂必须全面检查炉温曲线是否满足 晶振的过炉要求,一般典型晶振厂家提供的datasheet应提供参考值。如果这些情况是由于外部因素造成的,请避免这些情况。7 .其他缺陷问题三、晶振设计、过程中的建议1、PCB布线时,晶振电路的走线尽量短而直,尽量靠近MCU。将振荡电 路的杂散电容对晶振的影响降到最低。2、PCB布线时,不要在晶振下方走信号线,以免对晶振产生电磁干扰。这 导致振荡电路变得不稳定。3.如果PCB板比较大,把晶振移到一边,中间不要设计。这是因为中间位
11、置的晶体振荡器设计在PCB板变形引起的机械张力的影响下可能会出现缺陷。4、如果PCB板比较小,建议晶振的设计位置尽量靠近中心,不要靠近边缘。 这是因为PCB板子小,一般SMT回流焊是多块板子,分板时产生的机械张力可 能会影响晶振,造成缺陷。5、工程师在选择晶振型号和规格时,尽量向各大晶振厂家或专业代理商查 询,确保不选择不常用的尺寸或指标。它在价格方面也将是被动的。6、一般情况下,不建议用晶振用超声波清洗电路板,以免晶振因谐振而损 坏。普通晶振价格便宜,在电路中不那么突出,但晶振现在对工程师来说越来越 有价值。最直接的原因是,当晶振不能正常工作时 往往会把工程师逼疯。因此, 选择一个好的晶振供
12、应商就显得尤为重要。现实中,磁力线不常见,电磁波却到处都是,例如:无线广播发射、电视塔 发射、手机通讯等等。晶振和IC之间的连线就变成了接收天线,它越长,接收 的信号就 越强,产生的电能量就越强,直到接收到的电信号强度超过或接近晶 振产生的信号强度时,IC内的放大电路输出的将不再是固定频率的方波了,而 是乱七八糟的信 号,导致数字电路无法同步工作而出错。所以,画PCB (电路板)的时候,晶振离它的放大电路(IC管脚)越近越 好。单片机晶振与速度的疑问,执行一条指令的周期不是由晶振决定的吗。那么 比如51单片机和MSP430,给51接高速晶振,430接低速的,是不是51跑的要 快?是不是速度单片
13、机速度仅仅与晶振有关,关键是单片机能不能支持那么大的 晶振?我的理解对吗?答:每个单片机的速度是受到内部逻辑门电平跳变速度的。你说的没错,对于一个51,给他用更高的晶振,速度会快些。但是对于高级的单片机就不一样了。高级单片机内部,一般都是有频率控制 寄存器的,所以,简单的增加晶振,可能达到单片机的极限,导致跑飞。单片机的运行速度和晶振大小的关系,若单片机的最iWj工作频率是40M,晶 振是否可以选择24M或更高,但不超过40M,这样单片机的运行速度是否大增? 长期在此工作频率下对单片机是否有不良影响?单片机对晶振的选择的原则是 怎样的?谢谢!答:当然是有影响的,单片机的工作速度越快,功耗也越大
14、,受干扰也会越厉害, 总之最高能跑40M的,跑不超过40M的是没有问题的,只是对相关的技术(如PCB 的设计元件的选取等)会高去很多。请问:有什么方法可以确定某一款单片机在某一大小的晶振下是否能正常工 作?答:晶振好比单片机的心脏晶振选择太高不太合适,具体晶振上限是多少,恐怕测不出来,只能按照人 家单片机的要求,一般STC系列单片机上限是35M或40M, stc单凭上写的有, 如STC11F16XE 35I-LQFP44G其中351就是晶振最高35M的工业级芯片。超过上限会出现什么样的问题,没有测试过,一般晶振选择12M的比较多, 如果选择STC 1T指令的,就相当于12*12=144M的晶振
15、。如果用于串口通信, 建议选用1L0592M的或22.184M,选择晶振最主要还是参照人家的说明书。4个AT89c51单片机能否用一个12M的晶振使其都正常工作? 一个采用内 部时钟方式,其余三个用外部方式那我四个都用内部方式可以不(将4个单片机 都并联在一个晶振上)?答:可以,其中一个正常接晶振,他的XTAL2输出接到另外三个的XTAL1 输入上。AT89C51单片机4兆的晶振能不能启动?答:当然可以,看看datasheet吧,我估计1M的都可以还有的单片机如2051可能还可以低台系日系有的可以到32.768kHz89c51单片机的复位电路中常采用12MHZ的晶振,实际上市场上稍小于 12M
16、HZ,为什么呢?答:需要串口通讯时一般是用1L0582MHz的,这样波特率才好算。用12MHz的工作周期就容易计算。单片机晶振上电不起振,但是手碰一下晶振就起振了,为什么?答:看看晶振配的电容焊了没有,值有没有错误?怎么判断单片机晶振是否起振呀?急急!答:最简单是用示波器,另外你可以看一下电源是否正常怎样判断单片机外部晶振有没有起振?我的STC89C52单片机本来是好好 的后来不行了,我换了个晶振就好了。但是过了几个小时后又不行了,是怎么回 事。还有就是怎样判断晶振是否起振?第一点:先换一块单片机试试,问题还在则排除单片机;第二点:可能是虚焊造成的,这点要注意;第三点:我用STC89c52也碰
17、到过类似的问题,换了块晶振就0K 了,好像 STC起振不橡AT89S52那么顺。其实对于STC89c52可以直接看30脚(ALE),接个灯,起振一下子就能看 出来了。我用msp430的单片机,可是外部的两个晶振总是无法起振,没用。请问是 什么原因?线路连接是对的,32768Hz没有接外接电容。8M的晶振接56PF的 电容。答:32.768K的晶振接两个30P的电容试试,还有8M的晶振的电容也换成 30P 的。MSP430单片机8MHz的晶振,计数器TAR增加一次 需要多少时间?答:MSP430单片机的晶振频率可以自己设置的,是使用外部晶振还是内部 振荡器做始终源,还有MCLK,SMCLK,AC
18、LK的选择,分不分频等都有影响 我 现在有点忘了,不过你可以看看文档,计数器是使用mclk,smclk,ACLK的哪一 个,在判断是否分频设置,一般在IMhz TAR加一次是lus,那么8M是l/8us自 己算吧。如果MSP430单片机不初始化晶振,那么单片机用什么作为时钟? DCO的 频率大概是多少呢?答:内部DCO,不同系列的DCO默认频率不同,要参看手册。4系列的好 像是IMo没有程序的空白单片机,外部晶振能起振么?答:没有内部晶振的单片机,外部晶振可以起振,如传统类MS51系列单片 机有内部晶振的单片机,外部晶振不会起振,需要对外部晶振进行配置后才会起 振,如果不对外部晶振进行配置仍使
19、用内部晶振,如silicon lab系列c8051f*单 片机dspic30f6014单片机能够烧写程序,却不能运行。晶振没有起振(换过了也 没用),复位电压测量为5v,电源正常,(是成熟产品,只是偶尔会出现这种情 况)0k重新检讨振荡电路所用零件(晶振与电容)及晶振附近的pcb布局02、检查配置位是否正确03、还可找FAE珞询为什么at89c52 Pl.0输出2.5v电压,单片机好像未工作,晶振波形是不规则 的正弦波可不可以?线路板没有达到预想效果,发光二极管一直亮,感觉还是单 片机的问题,P1.0输出2.5v电压,看门狗用的X5045,不知何原因找了好几天 To答:将看门狗拿掉,暂时做成最
20、小系统,既只有电源、8952、晶振和两只30P左右的电容。L将PLO 口置1,测试该口的电压是否在2.5V以上;2.将PLO 口置0,测试改口电压是否约为0V。是的话就是OK的,否则就要看看电源电压、晶振、8952 了。电源电压是5+、-0.25V,且纹波一定要小单片机测试晶振电压时会对工作状态有影响吗?我的51单片机从P2 口连了两个发光二极管,正常时是只有一个亮。我插上 电源后,结果两个都亮了。于是我就测量晶振电压,但是我黑表笔接地,红表笔 一碰晶振引脚时,两个发光二极管中,就有一个会熄灭,一放开就两个都亮。每次刚插电源的时候,两个晶振引脚分别时1.9V, L5v,但是稍微过了一会 儿,两
21、个引脚就分别成了 5.4V和0.02V 了。答:会有一点影响,对频率会有影响,严重的会导致晶振停振。因为你万用 表一加上去相当于在振荡电路上又并上或串上了分部电容电阻电感等,就影响到 了原来电路的状态。制作max232下载单片机,工作电压都正常,要外加晶振嘛?答:当然要加,如果没有外加晶振,那么单片机的时钟电路就没有了,导致 单片机串口就不能进行数据传输了,最终你这个下载器具就不能下载程序了。静态工作点对晶振振荡有什么影响?答:具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感,但在过驱动时很容易产生 频率漂移(甚至可能损坏)。影响振荡器工作的环境因素有:电磁干扰(EMI)、 机械震动与冲击我用的是外置4
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