晶振是电子电路中最常见的电子元件之一了,其原理就是采用石英晶体的压电效应来为电子芯片提供温度的振荡信号。比较常见的有8Mhz、10MHz 、12MHz 、24MHz等。但是其中有一个比较特殊的就是32.768KHz的晶振,因为32768正好是2的15次方,如果把32.768k晶振的信号连到一个16位的计数器时,第16位数字每变化一次,正好就是1HZ,就是1秒钟时间,这样就可以用来计时了,事实上,这个颗晶振就是用来配合RTC控制器来进行计时使用的,在手表、手机、电脑等设备上被广泛应用。 但是在使用的过程中,很多人会因为这个颗晶振的设计问题导致产品在时钟设计这块有一定的故障率,基本都是因为这颗晶振无法起振,对于32.768K晶振的设计需要注意以下几个方面:
1、晶振的选型和起振电容的匹配 在选型的时候,如果对产品的时钟设计要求很高,并且容易受外界环境因素影响时,如潮湿等,尽量选择有源晶振,虽然有源晶振的价格要比无源晶体贵,但是由于配置好了内部电路,基本不存在外部电路匹配问题,也就避免了晶振不起振问题的发生。即使是用无源晶振,在选择厂商的时候尽可能选择大厂,如爱普生等。在对于外接匹配电容的容值选择上也要严格根据晶振的实际参数进行匹配,一般厂家都有推荐值,通常为10-22pf。
2、PCB板的布局布线设计 与CPU系统的总线时钟晶振PCB设计类似,32.768KHz晶振应尽量靠近芯片时钟输入脚与输出脚放置,距离一般不能超过5mm,时钟线尽量短而直,线宽一般 > 8mil,线长尽量相等。并且晶振尽量不要靠近PCB板边放置,对于金属圆柱体外壳的晶振来说,晶振壳体也需要接地,晶振的周围一定的范围内尽量不要放置其他器件,防止对其产生干扰,另外很重要的一点就是晶振的下方也不要进行其他电路的走线。
3、焊接过程的注意 除了以上两点设计要求以外,往往被人忽视的是焊接问题,因为设计是由研发决定的,但是焊接属于生产制造过程,往往因为工艺要求不到位,导致焊接时采用高温烙铁进行焊接,而温度对32.768K晶振的直接影响主要是对内部材料结构的破坏,如果高温焊接的温度过高时间过长,就会导致使晶振的内部的焊点脱落,也可能会直接导致晶振内部结构破坏而产生不良。所以在对与晶振的手工焊接,需要采用可调的恒温烙铁进行焊接,并且温度一般需要控制在250℃左右,一定不要超过300℃,其他焊接方式,温度一般也控制在250℃左右,时间控制在5-7秒。这样就可以避免因为焊接原因导致产品的不良。
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