在制造工艺中,首先要对石英晶体原材料进行切割研磨处理,其中一道很重要的工序是定焦,由于石英片的切割角度取向不同,导致其压电特性、弹性特性和强度特性就不同,用它来制造的谐振器的性能也不一样,经过大量研究,已发现了几十种有用的切割方式。
切型的习惯表示方法:
AT、BT、CT、DT、ET、FC、SC、LC等。
常用晶片切型分为两种 : AT切 和 BT切;
AT切:温度系数小、成本低、应用广泛、C0比BT切割大;
BT切:适合与恒温工作对于同种频率片子比AT切厚,因此Q值比AT切高;
晶振是电子电路的 “心脏时钟源”,主要有以下几个功能:
1.频率基准:晶振能够精确地生成特定频率的信号,通常用于作为系统中的时钟源。这种稳定性对于数字电路(如微控制器和微处理器)至关重要,因为它保证了系统内部和外部的同步。
2.同步时钟:大多数数字电路依赖时钟信号来控制数据的采集、处理和传输。晶振提供的稳定时钟信号确保不同电路或组件之间能够以正确的时间间隔进行交互。
3.信号调制和解调:在无线通信模块中,晶振用于调制和解调信号,以便在发射和接收端保持频率一致,确保通信链路的稳定和可靠。
4.频率倍增和分频:晶振可以作为频率合成器的基础,通过倍增或分频技术生成所需的其他频率信号,满足不同电路的需求。
判断晶振(晶体振荡器)的好坏,通常需要结合外观检查、基础工具测量以及专业仪器测试来进行综合排查。以下是几种常用的判断方法:
一、 外观检查
首先进行目视观察,因为很多物理损坏可以直接通过肉眼发现:
检查外壳与引脚:查看晶振表面是否有裂纹、缺口或划痕,这通常意味着内部晶体已碎裂。同时检查引脚是否发黑氧化或有绿色锈斑,接触不良会导致信号中断。
检查封装状态:对于有源晶振(通常为4引脚),如果金属外壳出现鼓起或变形,往往说明内部电路已经损坏。
二、 万用表初筛(适用于无源晶振)
使用万用表可以快速排除明显的短路故障,但无法精确判断频率是否正常:
电阻法测短路:将万用表调至 R×10k 档(或二极管档),分别测量晶振两端的阻值。正常的无源晶振静态时不导通,阻值应接近无穷大;如果阻值很小(如几十欧姆或接近0Ω),说明晶振内部短路损坏。
电容法辅助参考:使用数字万用表的电容档测量其容量。正常完好的晶振容量一般在几十到几百pF之间,如果测得容量明显减小,可能表示晶振已损坏。
电压法判断起振:在电路板通电状态下,用直流电压档测量无源晶振的两个引脚对地电压。正常情况下,两脚电压应接近电源电压的一半(例如5V供电时约为2.5V),且两脚电压会有微小差异。如果两脚电压相同或均接近0V,则可能未起振。
三、 示波器测试(最准确的方法)
示波器是判断晶振是否正常工作的核心工具,可以直观看到波形和频率:
探头设置:务必使用 10X 档位以减小对电路的负载,并将地线尽量缩短(最好使用弹簧地)。建议开启带宽限制以减少噪声干扰。
测量位置:不建议直接测量晶振两端,以免干扰振荡。应测量 MCU 或 FPGA 的 OSC_OUT 引脚(该端信号较强),避免探测较弱的 OSC_IN 引脚。
波形观察:正常起振时,波形应呈现近似正弦波,峰峰值通常在 0.2V ~ 1V 之间,且频率等于晶振标称频率。由于MCU内部反馈放大器的作用,波形可能会有削顶畸变,这是正常现象。
四、 替换法(终极验证)
如果上述方法仍无法确定故障点,或者缺乏专业仪器,替换法是最可靠的验证手段:
选择同频率、同封装(有源晶振还需注意工作电压)的正常晶振进行替换。焊接时需注意温度控制,避免过热损坏。若替换后设备恢复正常,即可判定原晶振失效。
补充提示:在进行任何操作前请确保断电以防触电;此外,市面上流传的用试电笔插入市电火线来测试晶振的方法存在较大安全风险,非专业人士请勿尝试。