晶振不啟動(dòng)以及它與MCU本身的關(guān)系及解決方案是什么？

晶振不啟動(dòng)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(gè)也是基本的輸入是時(shí)鐘源。有幾種選擇可以為MCU提供外部時(shí)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(shí)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(jiǎn)單起見(jiàn)，陶瓷諧振器實(shí)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(shuō)明，指導(dǎo)設(shè)計(jì)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(wèn)題等。

那么晶振不啟動(dòng)并且MCU沒(méi)有運(yùn)行是什么原因？

原因不是晶振，而是MCU和被稱為“縮?！钡倪^(guò)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(gè)產(chǎn)品的成本。

芯片縮小也有利于最終用戶，因?yàn)榭s小芯片會(huì)減少每個(gè)晶體管使用的電流，同時(shí)保持芯片的相同時(shí)鐘頻率。這導(dǎo)致產(chǎn)品具有更低的功耗和更高的時(shí)鐘頻率。它還允許供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)在芯片縮小之前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的 IC 的附加功能。

芯片縮小是提高半導(dǎo)體公司性價(jià)比的關(guān)鍵，而且每隔一段時(shí)間就會(huì)發(fā)生一次。這個(gè)時(shí)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(guò)程中沒(méi)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(zhǎng)。當(dāng)焊盤和引腳之間的走線長(zhǎng)度在電氣上變得“更長(zhǎng)”時(shí)，它會(huì)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(huì)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(wú)需深入計(jì)算，這些 R、L 和 C 參數(shù)在芯片收縮過(guò)程之后會(huì)影響在之前的初始設(shè)計(jì)階段選擇和測(cè)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(jì)過(guò)程中你的晶體不啟動(dòng)時(shí)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(shí)，它突然開(kāi)始振蕩，探頭增加了啟動(dòng)晶體時(shí)可能缺少的額外邊際電容。

那么解決方案是什么？其實(shí)，出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，也無(wú)能為力，但首要的是對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。建議使用簡(jiǎn)單的晶體振蕩器而不是石英晶體本身。晶體振蕩器是一個(gè)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(jì)人員的匹配負(fù)擔(dān)。

另一個(gè)解決方案是維護(hù)。絕大多數(shù)可靠的供應(yīng)商在對(duì)零件進(jìn)行任何更改（包括芯片收縮）時(shí)都會(huì)發(fā)布 PCN。其中一些甚至在 p/n 上添加了一個(gè)附加后綴，以區(qū)分模具更換的零件。因此，通過(guò)監(jiān)控 PCN 的芯片收縮情況，設(shè)計(jì)人員可以使用舊設(shè)計(jì)的電路板和新的芯片收縮 MCU，并在他們的“空閑時(shí)間”提前再次測(cè)試是否正常運(yùn)行。如果檢測(cè)到問(wèn)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(wèn)題。

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