PCB晶振常见故障分析与解决方案，新手必看

原创于 2025-12-23 10:48:03 发布 · 267 阅读

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【问】晶振电路无法起振是什么原因？如何排查？

【答】晶振电路无法起振是 PCB 设计中常见的故障，主要原因有以下几点，排查时可以按顺序逐一验证：

晶振选型错误：晶振的频率、负载电容、工作电压等参数与芯片要求不匹配，会导致无法起振。排查方法：核对晶振的 datasheet 和芯片手册，确认参数是否一致。比如芯片要求负载电容为 12pF，而晶振的推荐负载电容为 18pF，就会导致无法起振。
外接电容容值错误：外接电容的容值偏差过大，会导致晶振的负载电容不满足要求，无法形成谐振。排查方法：根据负载电容公式重新计算外接电容的容值，更换精度为 ±5% 的陶瓷电容。
布线设计不合理：晶振布线过长、与高频信号平行布线、没有接地保护等，会导致信号受到干扰，无法起振。排查方法：检查晶振的布线长度是否超过 2cm，是否与高频信号平行布线，是否铺设了接地保护环。
晶振损坏或虚焊：晶振在焊接过程中温度过高，会导致内部晶体损坏；或者焊接时存在虚焊，导致电路接触不良。排查方法：用万用表测量晶振的引脚是否导通，或者更换新的晶振重新焊接。
芯片内部反相器故障：芯片内部的反相器是晶振电路的重要组成部分，如果反相器故障，会导致晶振无法起振。排查方法：更换新的芯片，重新测试晶振电路。

【问】晶振输出频率偏移是什么原因？如何解决？

【答】晶振输出频率偏移会导致系统工作不稳定，比如通信模块无法建立连接、单片机执行指令速度异常等，主要原因和解决方案如下：

外接电容容值偏差：外接电容的容值偏差过大，会导致晶振的负载电容不满足要求，从而引起频率偏移。解决方案：选择精度为 ±5% 的陶瓷电容，根据负载电容公式重新计算容值，确保外接电容的容值准确。
温度变化：晶振的温漂过大，温度变化时频率会发生偏移。解决方案：选择温漂小的晶振，比如温补晶振（TCXO）或恒温晶振（OCXO）；同时，在 PCB 设计时，将晶振远离发热器件（如电源芯片、CPU），减少温度变化对晶振的影响。
电源电压波动：电源电压波动会影响晶振的工作稳定性，导致频率偏移。解决方案：在晶振附近的电源引脚处并联滤波电容，滤除电源噪声；同时，采用稳压电源，确保电源电压稳定。
电磁干扰：外界的电磁干扰会影响晶振的输出信号，导致频率偏移。解决方案：优化晶振的布线设计，铺设接地保护环；对于高频晶振，安装金属屏蔽罩，屏蔽外界干扰。

【问】晶振电路出现谐波干扰是什么原因？如何抑制？

【答】晶振电路的谐波干扰是指晶振输出信号中包含的高频谐波成分，会对其他电路产生干扰，比如影响通信模块的接收灵敏度、导致模拟电路信号失真等。主要原因和抑制方法如下：

晶振的谐波特性：晶振在工作时，除了输出基波信号外，还会输出二次谐波、三次谐波等高频谐波成分。谐波的幅度与晶振的类型和工作频率有关，高频晶振的谐波幅度通常较大。
布线设计不合理：晶振布线过长、布线宽度不一致，会导致谐波信号的幅度增大。抑制方法：优化晶振的布线设计，缩短布线长度，保持布线宽度一致；同时，在晶振输出端串联一个小电阻（如 10~100Ω），抑制谐波信号的幅度。
没有滤波措施：没有对晶振输出信号进行滤波，会导致谐波信号直接进入芯片，影响芯片工作。抑制方法：在晶振输出端和芯片时钟引脚之间串联一个电感，或者并联一个小电容，形成低通滤波电路，滤除高频谐波成分。