晶振不啟動以及它與MCU本身的關(guān)系及解決方案是什么？

晶振不啟動以及它與MCU本身的關(guān)系及解決方案是什么？

MCU或MPU在上電后應(yīng)該得到的第一個也是基本的輸入是時鐘源。有幾種選擇可以為MCU提供外部時鐘源：RC電路、陶瓷諧振器、石英晶體、晶體振蕩器和硅/MEMS振蕩器模塊。

應(yīng)用程序的最佳時鐘源取決于許多因素，包括成本、精度、功耗、環(huán)境參數(shù)等。

陶瓷諧振器或晶體的用法（為簡單起見，陶瓷諧振器實際上是帶有內(nèi)置電容器的晶體，盡管石英晶體比陶瓷諧振器更準(zhǔn)確且溫度更穩(wěn)定）。

許多 MCU 供應(yīng)商都有自己的應(yīng)用說明，指導(dǎo)設(shè)計人員如何正確地將晶振連接到 MCU、如何為電容器和電阻器選擇正確的值，解釋 PCB 布局問題等。

那么晶振不啟動并且MCU沒有運(yùn)行是什么原因？

原因不是晶振，而是MCU和被稱為“縮模”的過程。作為基本定義，縮小芯片的行為是使用更先進(jìn)的制造工藝創(chuàng)建與半導(dǎo)體 IC 相同的電路，并減小晶體管/柵極尺寸和互連距離。芯片縮小工藝允許在同一塊硅晶片上制造更多的處理器芯片，從而降低每個產(chǎn)品的成本。

芯片縮小也有利于最終用戶，因為縮小芯片會減少每個晶體管使用的電流，同時保持芯片的相同時鐘頻率。這導(dǎo)致產(chǎn)品具有更低的功耗和更高的時鐘頻率。它還允許供應(yīng)商實現(xiàn)在芯片縮小之前無法實現(xiàn)的 IC 的附加功能。

芯片縮小是提高半導(dǎo)體公司性價比的關(guān)鍵，而且每隔一段時間就會發(fā)生一次。這個時期可以是一年一次，也可以是幾年一次。

但是在這種“芯片收縮”過程中沒有改變的是安裝芯片的封裝本身。管芯焊盤和封裝引腳之間的距離變得更長。當(dāng)焊盤和引腳之間的走線長度在電氣上變得“更長”時，它會影響負(fù)載的阻抗和電阻 (ESR)，并且縮小的芯片中更快的電子速度會影響電感。

MCU 的封裝越大，受裸片收縮影響的可能性就越大。晶體的行為類似于 RLC 電路，無需深入計算，這些 R、L 和 C 參數(shù)在芯片收縮過程之后會影響在之前的初始設(shè)計階段選擇和測試的電容器和/或電阻器的值模具收縮。

這種現(xiàn)象類似于在設(shè)計過程中你的晶體不啟動時的情況。但是，當(dāng)你想檢查發(fā)生了什么并用示波器探頭觸摸引腳時，它突然開始振蕩，探頭增加了啟動晶體時可能缺少的額外邊際電容。

那么解決方案是什么？其實，出現(xiàn)這個問題的時候，也無能為力，但首要的是對問題的認(rèn)識。建議使用簡單的晶體振蕩器而不是石英晶體本身。晶體振蕩器是一個完全集成的解決方案。振蕩器制造商將石英諧振器與振蕩器電路相匹配，從而減輕了電路板設(shè)計人員的匹配負(fù)擔(dān)。

另一個解決方案是維護(hù)。絕大多數(shù)可靠的供應(yīng)商在對零件進(jìn)行任何更改（包括芯片收縮）時都會發(fā)布 PCN。其中一些甚至在 p/n 上添加了一個附加后綴，以區(qū)分模具更換的零件。因此，通過監(jiān)控 PCN 的芯片收縮情況，設(shè)計人員可以使用舊設(shè)計的電路板和新的芯片收縮 MCU，并在他們的“空閑時間”提前再次測試是否正常運(yùn)行。如果檢測到問題，可以修改產(chǎn)品以防止在大規(guī)模生產(chǎn)中出現(xiàn)意外問題。

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