晶振被譽為“電子設(shè)備的心臟”，它是電子產(chǎn)品中最常用的不可或缺的組件，小到手機、電腦，大到導(dǎo)彈、衛(wèi)星都需要晶體振蕩器。作為PCB設(shè)計工程師，關(guān)于晶振的知識你一定得搞明白噢~

晶振

晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片），石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振；而在封裝內(nèi)部添加 IC 組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

晶振的作用

晶振是時鐘電路中最重要的部件，它的主要作用是向顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各部分提供基準頻率，它就像個標尺，工作頻率不穩(wěn)定會造成相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定，自然容易出現(xiàn)問題。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十，高級的精度更高。

晶振的另一個作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。

晶振電路的PCB設(shè)計

位置要選對：晶振內(nèi)部是石英晶體，如果不慎掉落或受不明撞擊，石英晶體易斷裂破損，所以晶振的放置遠離板邊，靠近MCU的位置布局。

兩靠近：耦合電容應(yīng)盡量靠近晶振的電源管腳，如果多個耦合電容，按照電源流入方向，依次容值從大到小擺放；晶振則要盡量的靠近MCU。

走線短：所有連接晶振輸入/輸出端的導(dǎo)線盡量短，以減少噪聲干擾及分布電容對晶振的影響。

高獨立：盡可能保證晶振周圍的沒有其他元件。防止器件之間的互相干擾，影響時鐘和其他信號的質(zhì)量。晶振周圍 1mm 禁布器件，0.5mm 禁布過孔走線，所有晶振下不打過孔（包括地過孔）。

外殼要接地：晶振的外殼必須要接地，除了防止晶振向外輻射，也可以屏蔽外來的干擾。

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晶體振蕩單元（無源晶振）的布線規(guī)則

1、振蕩電路（振蕩單元、振蕩電容）應(yīng)配置在振蕩IC附近；

2、晶振電路下面的各層都需要鋪地，不能放置器件和走線，尤其是高頻信號線路；

3、晶振電路做包地處理時需要打大量地孔，否則包地無意義；

4、四腳晶振，建議晶振走線從內(nèi)部走，減小晶振的環(huán)路，如下圖所示。

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石英晶體振蕩器（有源晶振）的布線規(guī)則

1、振蕩電路（振蕩單元、振蕩電容）應(yīng)配置在振蕩IC附近；

2、晶振電路下面的各層都需要鋪地，不能放置器件和走線，尤其是高頻信號線路；

3、晶振電路做包地處理時需要打大量地孔，否則包地無意義；

4、電源先經(jīng)過旁路電容，然后再進入晶振，如下圖所示（高頻噪聲通常直線前進）。

晶振起振的可靠性

單片機晶振不起振是常見現(xiàn)象，那么引起晶振不起振的原因有哪些呢？如何解決？

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晶振不起振的原因

1、PCB布線錯誤，現(xiàn)在的PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合組成的。因此，PCB布線的時候可能出現(xiàn)問題導(dǎo)致晶振不起振；

2、單片機或晶振的質(zhì)量問題；

3、負載二極管或匹配電容與晶振不匹配或者電容質(zhì)量有問題；

4、PCB板受潮，導(dǎo)致阻抗失配而不能起振；

5、晶振電路的走線過長或兩腳之間有走線導(dǎo)致晶振不起振，通常我們在PCB布線時晶振電路的走線應(yīng)盡量短且盡可能靠近振蕩器，嚴禁在晶振兩腳間走線；

6、晶振受外圍電路的影響而不起振。

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晶振不起振的解決方案

1、排除電路錯誤的可能性，因此你可以用相應(yīng)型號單片機的推薦電路進行比較。

2、排除外圍元件不良的可能性，因為外圍零件無非為電阻，電容，你很容易鑒別是否為良品。

3、排除晶振為停振品的可能性，因為你不會只試了一二個晶振。

4、試著改換晶體兩端的電容，也許晶振就能起振了，電容的大小請參考晶振的使用說明。

5、在 PCB 布線時晶振電路的走線應(yīng)盡量短且盡可能靠近 IC，杜絕在晶振兩腳間走線。

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