众所周知，在电子行业有这样一个形象的比喻：如果把MCU比作电路的“大脑”，那么晶振毫无疑问就是“心脏”了。同样，电路对“晶体晶振”(以下均简称：“晶振”)的要求也如一个人对心脏的要求一样，最需要的就是稳定可靠。晶振在电路中的作用就是为系统提供基本的频率信号，如果晶振不工作，MCU就会停止导致整个电路都不能工作。然而很多工程师对晶振缺乏足够的重视和了解，而一旦出了问题却又表现的束手无策，缺乏解决问题的思路和办法。

晶振不起振问题归纳

1、物料参数选型错误导致晶振不起振

例如：某MCU需要匹配6PF的32.768KHz，结果选用12.5PF的，导致不起振。
解决办法：更换符合要求的规格型号。必要时请与MCU原厂或者我们确认。

2、内部水晶片破裂或损坏导致不起振

运输过程中损坏、或者使用过程中跌落、撞击等因素造成晶振内部水晶片损坏，从而导致晶振不起振。
解决办法：更换好的晶振。平时需要注意的是：运输过程中要用泡沫包厚一些，避免中途损坏;制程过程中避免跌落、重压、撞击等，一旦有以上情况发生禁止再使用。

3、振荡电路不匹配导致晶振不起振

影响振荡电路的三个指标：频率误差、负性阻抗、激励电平。
频率误差太大，导致实际频率偏移标称频率从而引起晶振不起振。
解决办法：选择合适的PPM值的产品。

负性阻抗过大太小都会导致晶振不起振。

解决办法：负性阻抗过大，可以将晶振外接电容Cd和Cg的值调大来降低负性阻抗;负性阻抗太小，则可以将晶振外接电容Cd和Cg的值调小来增大负性阻抗。一般而言，负性阻抗值应满足不少于晶振标称最大阻抗3-5倍。

激励电平过大或者过小也将会导致晶振不起振

解决办法：通过调整电路中的Rd的大小来调节振荡电路对晶振输出的激励电平。一般而言，激励电平越小越好，处理功耗低之外，还跟振荡电路的稳定性和晶振的使用寿命有关。

4、晶振内部水晶片上附有杂质或者尘埃等也会导致晶振不起振

晶振的制程之一是水晶片镀电极，即在水晶片上镀上一次层金或者银电极，这要求在万级无尘车间作业完成。如果空气中的尘埃颗粒附在电极上，或者有金渣银渣残留在电极上，则也会导致晶振不起振。

解决办法：更换新的晶振。在选择晶振供应商的时候需要对厂商的设备、车间环境、工艺及制程能力予以考量，这关系到产品的品质问题。

5、晶振出现漏气导致不起振

晶振在制程过程中要求将内部抽真空后充满氮气，如果出现压封不良，导致晶振气密性不好出现漏气;或者晶振在焊接过程中因为剪脚等过程中产品的机械应力导致晶振出现气密性不良;均会导致晶振出现不起振的现象。

解决办法：更换好的晶振。在制程和焊接过程中一定要规范作业，避免误操作导致产品损坏。

6、焊接时温度过高或时间过长，导致晶振内部电性能指标出现异常而引起晶振不起振

以32.768KHz直插型为例，要求使用178°C熔点的焊锡，晶振内部的温度超过150°C，会引起晶振特性的恶化或者不起振。焊接引脚时，280°C下5秒以内或者260°C以下10秒以内。

不要在引脚的根部直接焊接，这样也会导致晶振特性的恶化或者不起振。

解决办法：焊接制程过程中一定要规范操作，对焊接时间和温度的设定要符合晶振的要求。如有疑问可与我们联系确认。

7、储存环境不当导致晶振电性能恶化而引起不起振

在高温或者低温或者高湿度等条件下长时间使用或者保存，会引起晶振的电性能恶化，可能导致不起振。

解决办法：尽可能在常温常湿的条件下使用、保存，避免晶振或者电路板受潮。

8、MCU质量问题、软件问题等导致晶振不起振

解决办法：目前市场上面MCU散新货、翻新货、拆机货、贴牌货等鱼龙混杂，如果没有一定的行业经验或者选择正规的供货商，则极易买到非正品。这样电路容易出现问题，导致振荡电路不能工作。另外即便是正品MCU，如果烧录程序出现问题，也可能导致晶振不能起振。

9、EMC问题导致晶振不起振

解决办法：一般而言，金属封装的制品在抗电磁干扰上优于陶瓷封装制品，如果电路上EMC较大，则尽量选用金属封装制品。另外晶振下面不要走信号线，避免带来干扰。

10、其他问题导致晶振不起振

晶振其他不良问题归纳

1、频率偏移超出正常值。
解决办法：当电路中心频率正偏时，说明CL偏小，可以增加晶振外接电容Cd和Cg的值。当电路中心频率负偏时，说明CL偏大，可以减少晶振外接电容Cd和Cg的值。

2、晶振在工作中出现发烫，逐渐出现停振现象。
排除工作环境温度对其的影响，最可能出现的情况是激励电平过大。

解决办法：将激励电平DL降低，可增加Rd来调节DL。

3、晶振在工作逐渐出现停振现象，用手碰触或者用电烙铁加热晶振引脚又开始工作。
解决办法：出现这种情况是因为振荡电路中的负性阻抗值太小，需要调整晶振外接电容Cd和Cg的值来达到满足振荡电路的回路增益。

4、晶振虚焊或者引脚、焊盘不吃锡。
出现这种情况一般来说引脚出现氧化现象，或者引脚镀层脱落导致。

解决办法：晶振的储存环境相当重要，常温、常湿下保存，避免受潮。另外晶振引脚镀层脱落，可能跟晶振厂商或者SMT厂商的制程工艺有关，需要进一步确认。

5、同一个产品试用两家不同晶振厂商的产品，结果不一样。
出现这种情况很好理解，不同厂商的材料、制程工艺等都不一样，会导致在规格参数上有些许差异。例如同样是+/-10ppm的频偏，A的可能大部分是正偏，B的可能大部分是负偏。

解决办法：一般来说在这种情况下，如果是射频类产品最好让晶振厂商帮忙做一些电路匹配测试，这样确保电路匹配的最好。如果是非射频类产品则一般在指标相同的情况下可以兼容。

6、晶振外壳脱落。
有时晶振在过回流焊后会出现晶振外壳掉落的现象;有些是因为晶振受到外力撞击等原因导致外壳脱落。

解决办法：SMT厂在晶振过回流焊之前，请充分确认炉温曲线是否满足晶振的过炉要求，一般来说正规的晶振厂商提供的datasheet中都会提供参考值。

如果是外力因素导致的脱落则尽量避免这种情况发生。

7、其他不良问题

晶振设计、过程中的建议
1、在PCB布线时，晶振电路的走线尽可能的短直，并尽可能靠近MCU。尽量降低振荡电路中的杂散电容对晶振的影响。

2、PCB布线的时候，尽量不要在晶振下面走信号线，避免对晶振产生电磁干扰，从而导致振荡电路不稳定。

3、如果你的PCB板比较大，晶振尽量不要设计在中间，尽量靠边一些。这是因为晶振设计在中间位置会因PCB板变形产生的机械张力而受影响，可能出现不良。

4、如果你的PCB板比较小，那么建议晶振设计位置尽量往中间靠，不要设计在边沿位置。这是因为PCB板小，一般SMT过回流焊都是多拼板，在分板的时候产生的机械张力会对晶振有影响，可能产生不良。

5、在选择晶振的型号及规格参数时，工程师应尽量与晶振大厂商或者专业代理商确认，避免选择的尺寸或者指标不常用，导致供货渠道少、批量供货周期长而影响生产，而且在价格上也会处于被动。

6、带有晶振的电路板一般不建议用超声波清洗，避免发生共振而损坏晶振导致不良。

虽然一般的晶振价格都比较便宜，在电路上也不那么起眼，但是晶振现在越来越受工程师的重视了。最直接的原因就是如果晶振出现异常，经常让工程师们抓狂，并且经常束手无策。因此选择一家好的晶振供应商就显得尤为重要了。

晶振，在板子上看上去一个不起眼的小器件，但是在数字电路里，就像是整个电路的心脏。数字电路的所有工作都离不开时钟，晶振的好坏，晶振电路设计的好坏，会影响到整个系统的稳定性。所以说晶振是智能硬件的“心脏”。

每个单片机系统里都有晶振(晶体震荡器)，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。

复杂的电子产品，晶振是必须的，而RC或LC振荡无法企及，原因就是信号的稳定性不够，而晶振的三种切型：AT切，SC切和X切，把石英按照一定的角度切成薄片，而根据其厚度就可以给出一定的频率信号，根据需要可以任意设计频率值。

石英晶体俗称水晶，成分SiO2，它不仅是较好的光学材料，而且是重要的压电材料。晶体的主要特征是其原子或分子有规律排列，反映在宏观上是外形的对称性。人造水晶在高温高压下结晶而成。在电场的作用下，晶体内部产生应力而形变，从而产生机械振动，获得特定的频率。我们利用它的这种逆压电效应特性来制造石英晶体谐振器。

一、晶振的分类

1、从外观上可以划分为：圆柱晶振（DIP）、贴片晶振（SMD）。

谐振器一般分为插件（Dip）和贴片（SMD）。插件中又分为HC-49U、HC-49U/S、音叉型（圆柱）。HC-49U一般称49U，有些采购俗称 “高型”，而HC-49U/S一般称49S，俗称“矮型”。音叉型按照体积分可分为3*8，2*6，1*5，1*4等等。贴片型是按大小和脚位来分类。例如7*5（0705）、6*3.5（0603），5*3.2（5032）等等。脚位有4pin和2pin之分。

而振荡器也是可以分为插件和贴片。插件的可以按大小和脚位来分。例如所谓全尺寸的，又称长方形或者14pin，半尺寸的又称为正方形或者8pin。不过要注意的是，这里的14pin和8pin都是指振荡器内部核心IC的脚位数，振荡器本身是4pin。而从不同的应用层面来分，又可分为OSC(普通钟振)， TCXO（温度补偿），VCXO（压控），OCXO（恒温）等等。

2、从工作性能上分为：石英晶体谐振器（无源）、石英晶体震荡器（有源，带电压的。晶体振荡器又可分为Package石英振荡器(SPXO)、温度补偿石英振荡器(TCXO)、电压控制石英振荡器(VCXO)、恒温槽式石英振荡器(OCXO)）。

①无源晶体——无源晶体需要用DSP片内的振荡器，在datasheet上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷警惕。

②有源晶振——有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。对于时序要求敏感的应用，个人认为还是有源的晶振好，因为可以选用比较精密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。有些DSP内部没有起振电路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大，但现在许多有源晶振是表贴的，体积和晶体相当，有的甚至比许多晶体还要小。有源晶振逐步演变为市场主流。

有源晶振的主要参数：

1）、总频差：在规定的时间内，由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大偏差。

2）、 率压控线性：与理想（直线）函数相比的输出频率-输入控制电压传输特性的一种量度，它以百分数表示整个范围频偏的可容许非线性度。

3）、 频率温度稳定度：在标称电源和负载下，工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。

4）、 频率老化率：在恒定的环境条件下测量振荡器频率时，振荡器频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器元件的缓慢变化造成的。因此，其频率偏移的速率叫老化率，可用规定时限后的最大变化率（如±10ppb/天，加电72小时后），或规定的时限内最大的总频率变化（如：± 1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））来表示。

5）、 开机特性（频率稳定预热时间）：指开机后一段时间（如 5 分钟）的频率到开机后另一段时间（如1小时）的频率的变化率，表示了晶振达到稳定的速度。

我们知道了这些内容后，又听到别人说过陶瓷晶振，那么相比石英晶振总会有所不同了吧，这是当然的啦！

陶瓷谐振器多用在电视，DVD摇控，玩具产品等精度要求不高的产品中，而对于精度要求较高的电子仪器仪表，通信通讯等消费电子产品中，就需要石英谐振器了，而且根据不同的需要，调整频差也要求不一。而且，晶振现在是越做越小，业内现在也只做3225的晶振，而于更小型化的2025,暂时还没有出现，这是一个方向。早晚都会出来的。

在现实生活中，手机蓝牙一般用4025或5032 13MHZ或26MHZ的帖片晶体振荡器；而MP3，U盘大多用5032 12.000MHz的帖片晶体；对于视频采集卡或GPS用的就更加精准一些。例如：SMD TCXO 19.2MHZ或38.4MHZ，最后通信通讯用25.000MHZ的帖片晶体。

二、与晶振相关的术语解释专业词：

1、标称频率：晶振是一种频率元器件，每一款晶振都有自己的频率。频率通常会标识在产品外壳上,进口晶振品牌则会有品牌的logo标识又或字母代替。

2、温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25±2℃）时工作频率的允许偏差。

3、工作频率：晶体与工作电路共同产生的频率。

4、调整频差：在规定条件下,基准温度（25±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的偏差。

5、负载谐振频率（fL）：在规定条件下，晶体与一负载电容相串联或相并联，其组合阻抗呈现为电阻性时的两个频率中的一个频率.在串联负载电容时，负载谐振频率是两个频率中较低的一个,在并联负载电容时，则是两个频率中较高的一个。

6、动态电阻：串联谐振频率下的等效电阻。用R1表示。

7、负载谐振电阻：在负载谐振频率时呈现的等效电阻。用RL表示.RL＝R1（1+C0/CL）2

8、激励电平：晶体工作时所消耗功率的表征值。激励电平可选值有：2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等。

9、基频：在振动模式最低阶次的振动频率。

10、老化率：在规定条件下，晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。

11、静电容：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容，通常用C0表示。

12、负载电容：与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容，通常用CL表示。负载电容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100P。只要可能就应选推荐值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。32.768K晶振常用的负载电容为12.5PF，6PF，9PF等。

13、泛音：晶体振动的机械谐波。泛音频率与基频频率之比接近整数倍但不是整数倍，这是它与电气谐波的主要区别。泛音振动有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。