描述

晶振被誉为“电子设备的心脏”，它是电子产品中常用的不可或缺的组件，小到手机、电脑，大到导弹、卫星都需要晶体振荡器。作为PCB设计工程师，关于晶振的知识你一定得搞明白噢~

晶振

晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片)，石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

晶振的作用

晶振是时钟电路中重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。在通常工作条件下，普通的晶振频率精度可达百万分之五十，高级的精度更高。

晶振的另一个作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。

晶振电路的PCB设计

位置要选对：晶振内部是石英晶体，如果不慎掉落或受不明撞击，石英晶体易断裂破损，所以晶振的放置远离板边，靠近MCU的位置布局。

两靠近：耦合电容应尽量靠近晶振的电源管脚，如果多个耦合电容，按照电源流入方向，依次容值从大到小摆放;晶振则要尽量的靠近MCU。

走线短：所有连接晶振输入/输出端的导线尽量短，以减少噪声干扰及分布电容对晶振的影响。

高独立：尽可能保证晶振周围的没有其他元件。防止器件之间的互相干扰，影响时钟和其他信号的质量。晶振周围1mm禁布器件，0.5mm禁布过孔走线，所有晶振下不打过孔(包括地过孔)。

外壳要接地：晶振的外壳必须要接地，除了防止晶振向外辐射，也可以屏蔽外来的干扰。

01晶体振荡单元(无源晶振)的布线规则

1、振荡电路(振荡单元、振荡电容)应配置在振荡IC附近;

2、晶振电路下面的各层都需要铺地，不能放置器件和走线，尤其是高频信号线路;

3、晶振电路做包地处理时需要打大量地孔，否则包地无意义;

4、四脚晶振，建议晶振走线从内部走，减小晶振的环路，如下图所示。

02石英晶体振荡器(有源晶振)的布线规则

1、振荡电路(振荡单元、振荡电容)应配置在振荡IC附近;

2、晶振电路下面的各层都需要铺地，不能放置器件和走线，尤其是高频信号线路;

3、晶振电路做包地处理时需要打大量地孔，否则包地无意义;

4、电源先经过旁路电容，然后再进入晶振，如下图所示(高频噪声通常直线前进)。

晶振起振的可靠性

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?如何解决?

01晶振不起振的原因

1、PCB布线错误，现在的PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路)，而是由数字电路和模拟电路混合组成的。因此，PCB布线的时候可能出现问题导致晶振不起振;

2、单片机或晶振的质量问题;

3、负载二极管或匹配电容与晶振不匹配或者电容质量有问题;

4、PCB板受潮，导致阻抗失配而不能起振;

5、晶振电路的走线过长或两脚之间有走线导致晶振不起振，通常我们在PCB布线时晶振电路的走线应尽量短且尽可能靠近振荡器，严禁在晶振两脚间走线;

6、晶振受外围电路的影响而不起振。

02晶振不起振的解决方案

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。