晶振不起振-某某伺服驱动控制板上电无显示原因分析.doc

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1、某某伺服驱动控制板上电无显示原因分析张道勇一、现象：生产车间在生产至出厂检测流程中，某某伺服驱动系统出现上电无显示，或显示异常，显示板按键无反应现象。二、原因控制板晶振不起振或晶振与DSP内部谐振电路谐振不起来，导致伺服驱动上电无显示。三、结论晶振电路动态阻抗不匹配是导致晶振未起振，即上电无显示的主要原因。四、措施方案一、在现有PCB板不做改动的情况下，可在晶振的电路中，增加一个阻值为1M欧姆的电阻。电阻手工焊接。方案二、修改PCB板。晶振电路延用无源晶振，需增加1M欧姆的电阻一个。方案三、修改PCB板。晶振电路改用有源晶振，成本预计将会提升2元

2、左右RMB。注1：某某伺服由于光耦等器件的采购问题，已由以前的直插封装改为贴片或直插、贴片兼容的封装，晶振电路也已改用有源晶振。新版本的某某伺服控制板预计六月份可批量生产。附：实验数据某某伺服驱动控制板上电无显示原因分析一、实验现象：生产车间在生产至出厂检测流程中，某某（保密需要，敬请谅解）伺服驱动系统出现上电无显示，或显示异常，显示板按键无反应现象。二、实验仪器：示波器：TDS2024B数字电桥：TH2817型LCR数字电桥万用表：FLUKE111热风枪：帕尔850-A某某伺服驱动，三台，编号：三、实验相关电路：四、显示板上电无显示的原因分析：

3、正常显示的波形CH1：XTAL1波形CH2：XTAL2波形显示板无显示的波形CH1：XTAL1波形CH2：XTAL2波形显示板无显示的上电瞬间波形CH1：XTAL1波形CH2：XTAL2波形显示板无显示的上电瞬间波形(上图的放大)CH1：XTAL1波形CH2：XTAL2波形注：CH1、CH2示波器探头采用×10档。对应示波器探头带宽200M。结论：控制板晶振不起振或晶振与DSP内部谐振电路谐振不起来，导致伺服驱动上电无显示。五、晶振不起振原因分析：上图为较全面的无源晶振电路应用原理图。电阻R623常用来防止晶振被过分驱动。电容C300为晶振相位调

4、节电容；电容C301为晶振增益调节电容。晶振匹配电容的主要作用是匹配晶振和振荡电路，使电路易于起振，并处于合理的激励态下，对频率也有一定的“微调”作用。正确选择晶振的匹配电容，关键是微调晶体的激励状态，避免过激励或欠激励，前者使晶体容易老化，影响使用寿命并导致振荡电路EMC特性变劣，而后者则不易起振，工作亦不稳定。在许可范围内，电容C300、C301容值越低越好。容值偏大有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间；C301容值大于C300容值，可使上电时，加快晶振起振。因每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。TI公司

5、提供的晶振谐振电容参数：C300=20pF、C301=20pF。晶振不起振或晶振时振时不振的情况，主要是晶振的活力不足，可考虑以下几种原因：●晶振两端在工作时的动态阻抗问题，此阻抗有一定的范围，因而可在设计时，并联一个阻值达几百K及以上的电阻来稳定动态阻抗；●晶体的负载电容匹配问题；●焊接时，波峰焊(针对直插器件)、回流焊(针对表面贴器件)或烙铁的温度太高；●给晶振供电的电源纹波是否过大或主芯片的电源纹波是否过大；●外界环境的影响，比如温度等；●如果测试起振，后再不振了，多半是晶振已损坏，这主要是晶振装配不良造成。六、实验数据●考虑电源的波动对晶

6、振起振的影响：显示板正常显示时的波形CH3：3V3电压测试点显示板无显示的波形显示板无显示时，电源3V3纹波电压的测量显示板正常显示时，电源3V3纹波电压的测量小结：测量电源的波动对晶振起振的影响，电源稳定，基本无波动。●考虑DSP锁向环PLL回路对晶振起振的影响：◆重焊PLL相关的R300电阻、C302电容、C303电容，现象依旧；◆烙铁拿掉R300电阻、C302电容、C303电容，用数字电桥测量，电容：15nF电容为15.016nF、680nF电容为722.5nF；用万用表测量电阻，测量为11.3欧姆。此几种数据都在器件偏差范围内。◆焊上新的

7、相同容值的电容与相同阻值的电阻，上电无显示现象依然出现。小结：晶振不起振与PLL回路相关性基本没有。●考虑温度对晶振起振的影响◆用热风枪加热DSP与晶振的区域后，上电，下电，基本上没有出现无显示的现象。◆待DSP与晶振的加热区域冷却后，无显示的现象依旧出现。◆上电出现无显示的现象后，加热DSP与晶振的区域，晶振依然不起振。小结：晶振或DSP芯片内晶振的起振电路受温度的影响，温度高，易起振。●考虑生产工艺，比如助焊剂、波峰焊接温度对晶振起振的影响◆用烙铁重新焊接晶振的管脚，待晶振冷却后，上电无显示的现象依旧出现。排除晶振虚焊的可能。◆用烙铁重新焊接

8、C300、C301电容，冷却后，上电无显示的现象依旧出现。排除电容被虚焊的可能。◆生产车间用波峰焊焊接晶振，焊接仪器工作温度在250度左