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[有奖征文活动] HT1381等类似RTC的问题和处理!

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楼主
yewuyi|  楼主 | 2009-8-20 11:17 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
04年的时候,我曾经在HOLTEK官方网站上发了一个帖子,讨论HT1381的OSC停振的问题,这么多年了,经常收到各地的网友打过来的电话问最后是怎么解决的,哈哈,俺就回忆回忆整理一下公布给大家拉。

问题描述:
1、设计时未发现有类似问题,但在批量投产后出现一定比例的OSC停振甚至是时振时不振荡的问题。
2、设计时,基本以工程师自己手工焊接,批量投产后,手工焊接和机器焊接都有,这主要是因为我们存在销售淡旺季,如果定单在淡季来到,为了养活工人,让他们有事情可做,就会选择手工焊接。
3、造成的后果,客户返回的部分故障机器经分析为此问题造成。
初步解决:
1、生产过程中发现此问题后,一般通过更换晶体后可解决,但更换下来的晶体焊接到别的机器上,发现有很多竟然可以正常工作。
2、加强出厂老化检查,将老化时间加长到72小时,但这显然拉长了生产、销售的周转时间,因为该产品多数销售到欧洲,为了赶船期,很多时候可能无法完成72小时老化就需要出厂。
3、曾经快递了3台产品至上海盛阳的某工程师(名字就不透露了),久经讨论无果。
4、上网查找资料,发现周立功网站上有一篇资料谈到了这个问题,其解释为:因为HT1381为了做到低功耗,故振荡的驱动功率比较低(该结论正确)。其给出的建议是:使用烙铁烫一下晶体,美其名曰为激活和振荡学习(该方式给我们造成了更大的损失)。虽然,当时俺从来没听说这个概念,但还是通知工程部门按照此尝试执行了一批以观察效果,但最终的统计结果是故障率更高。
最终解决:
1、一次无意的测试中,发现一些OSC停振的RTC,挪动了一下晶体的位置后,竟然振荡的波形很好,反复测试,发现只要这些产品如果把晶体按平到PCB上则振荡幅度很小甚至停振,随着离开PCB的距离加大,出现了振荡幅度慢慢加大的现象。
2、经检查,设计理论似乎没错,晶体外壳遵照一般常规理解被焊接到了GND上,但目前这个GND显然不能焊接了,思考之下,估计为晶体绝缘度不够造成。
3、估计结论:当晶体两个引脚和本身的壳体绝缘度不够的时候,类似与壳体的金属材质和GND铜皮形成了一个电容结构,因为32768晶体的谐振电容一般都比较小,我们最初使用的是2PF的,根据我的测试,当谐振电容接到4PF时,振荡就不稳定甚至停振了。
4、随对晶体进行失效分析,证实很多晶体本身确实存在这个问题(晶体质量差),另有一部分应该是焊接温度和时间没控制好,导致的内部石英晶体熔融现象,熔融之后绝缘度也出现了明显下降。
5、解决方案:
(1)更换晶体厂家为日本KDS(原来是南京的一家国产晶体厂家),型号为32.768KHZ,10PPM,12.5PF负载电容,2*6体积,选择这个也是因为这是他们价格最好的一个型号,原来选择的国产5PPM的经过测试,实际为20PPM的,在此鄙视一下国产厂家的作假行为。
(2)将晶体下部的GND铜皮挖掉,如图附件。
(3)加强焊接控制,避免过热焊接
(4)原通孔状晶体引脚改为采用SMD方式,在生产时,如果采用通孔状,工人在焊接后卧倒晶体时,容易导致晶体引脚和晶体壳体相碰的现象,这也是一个较高的故障点。

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沙发
action99| | 2009-8-20 11:26 | 只看该作者
本帖最后由 action99 于 2009-8-20 11:27 编辑

学习...顶起来,,,如果使用的是陶瓷晶振,会有这样的问题吗?

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板凳
yewuyi|  楼主 | 2009-8-20 11:41 | 只看该作者
有钱还是用SMD的晶体,KDS的要6毛,2*6直插的价格为3毛8

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地板
win2000_li| | 2009-8-20 11:49 | 只看该作者
顶,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

学习......................

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5
xwj| | 2009-8-20 12:22 | 只看该作者
顶~
很不错的经验总结。

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6
yewuyi|  楼主 | 2009-8-20 12:30 | 只看该作者
ZLG网站建议的使用烙铁烫晶体的方式千万别用,呵呵,控制不好很容易造成晶体损伤的,而且个人认为,这对晶体稳定可靠振荡一点用也没有,顶多是激活一下本次震荡,加快本次起振,但对产品来说,毫无意义。

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8
程序匠人| | 2009-8-20 13:16 | 只看该作者
不好意思,擅作主张,帮你修改了标题。。。哈哈

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9
古道热肠| | 2009-8-20 15:18 | 只看该作者
总结得很好.这些偶发性故障原因非常难找,过去讲究用QC攻克,现在流行ISO9000管理,测量分析改进等一大堆指导性的理论要活学活用才能找到根本原因的.

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10
awey| | 2009-8-20 17:08 | 只看该作者
顶!很不错。
不过晶振外壳建议还是尽可能接地的好(劣质晶振除外),
曾经吃过外壳没接地的亏。

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11
frienz| | 2009-8-20 19:07 | 只看该作者
顶!很不错。
不过晶振外壳建议还是尽可能接地的好(劣质晶振除外),
曾经吃过外壳没接地的亏。
awey 发表于 2009-8-20 17:08


老A能不能简单讲讲你吃过的“亏”呢? 谢谢!

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12
戒指320| | 2009-8-20 19:33 | 只看该作者
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13
cauhorse| | 2009-8-20 20:06 | 只看该作者
本帖最后由 cauhorse 于 2009-8-20 20:10 编辑

先顶之,再求教。
曾经给DS1302挑晶体,做了PCB以后,换了好几种,只有一两个32.768K的能正常振起来。看了datasheet,称应该选用6PF的晶体,于是去电子市场买了几个KDS的,当时5毛一个。回来之后接上傻眼了,通上电,DS1302以几乎1秒走两步的速度运行,时间变快了(以为发生时空扭曲),后来一查,那个KDS的晶体居然跑在75K多的频率上,换了剩下的几个,都是一样的效果;手摸,接地,晃来晃去都不行,一直是75K左右。这个疑问到现在我都没解决,看看手头的晶体,外壳、印刷上的标称值即光亮又清晰,不像假货,不知怎么回事。
    后来又买了几个国产的,这次没提“6PF”的要求,直接拿回来了。焊上后,一开始也不振,检查时,拿手一捏,振起来了;把外壳焊在接地的敷铜上,不行,又不振;找了根导线焊外壳上,又把这根线绑在了固定PCB的铜柱上,居然振起来了,测了一下,32K多,应该没问题了。
    不知LZ有没有遇上像我这样的情况。用号称6PF的KDS晶体能直接起振,但不是标称频率;用个国产杂牌的晶体反而能振起来;还有,外壳接地的事,我试的时候 ,晶体外壳接电源的地线不行,试过几次全都振不起来,一接铜柱(这玩意还是悬空的(没接保护地,而且放在了橡胶桌面上),一下就振起来了,又是什么原因呢?
    能否帮忙分析下。。

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14
gtw| | 2009-8-20 20:38 | 只看该作者
本帖最后由 gtw 于 2009-8-20 23:31 编辑

其实,讲到晶振这一块,不少单片机厂家或RTC厂家在数据手册或设计指南上特意列举些许推荐的电容厂家及牌号,可见匹配这一块儿确实大有**。

不过要说起来,PC主板厂家,或电子表厂家,对此类问题应当更为关注吧,那么大的量,特别是PC主板厂家,倒真是很少听说过有买到PC机会出现时钟不走晶振停振的,观察不少主板,很多也是卧倒将晶振外壳焊接在地,或是通过铁箍固定焊接在PCB上。也没有什么问题啊。所以说,如果有设计或生产PC主机板的朋友,在这方面或许更有常识性或经验性的见解。以一解诸位之惑。

否则,若时钟电路如此诡异,还真应当出来个RTC学家,出个《RTC设计秘笈》。

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15
mcuisp| | 2009-8-20 20:53 | 只看该作者
RTC要稳定、精确,确实要不少工夫。
叶工的问题,我也在实际中碰到过。
后来更换厂家,并采用引脚绑定的方式安装。
用烙铁焊的方式估计会导致不良率上升,不敢用了。

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16
香水城| | 2009-8-20 21:09 | 只看该作者
非常值得借鉴的经验,顶一下!:victory::victory:

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17
qiuming| | 2009-8-20 23:10 | 只看该作者
这是多方面的,不能一概而定:
1、驱动不足是匹配问题,这需要大家留意的,以前我也是避免,看香水城给的一个选晶振方法,可选到合适的晶振。
2、晶振睡眠问题才是比较麻烦的问题,生产安装时是好的,放了一段时间后,就无法起震,这一般是晶振可能有问题啦(生产时有杂质在里面),我记得多年前一位HK晶振的资深工程师有过这方面的演讲,可惜我将他发给我的文件给搞丢了。
3、晶振接地问题,据我所了解的情况是有的晶振需要接地,有的不需要,由晶振本身决定。
4、焊接与运输也是一大原因。

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18
qiuming| | 2009-8-20 23:23 | 只看该作者

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19
winhi| | 2009-8-21 10:11 | 只看该作者
这个要顶,一般都认为晶振外壳要接地,现在看来并不一定准确

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gtw| | 2009-8-21 21:50 | 只看该作者
其实像RTC这块儿也牵扯不少东西,比如晶振匹配、比如耗电量、比如电池选择、比如走时精度,比如说焊接装配方式等等。每一点都大有**可做。甚至是基本的时钟电路的细微差别都体现着不为人注意的学问。本坛卧虎藏龙,相信有不少精于此道的行家、专家。赶紧开坛讲道吧,各位“砖家”,板砖伺候~

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