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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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：FLUKE 111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：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公司提供的晶振谐振电容参数：C300 = 20 pF、C301 = 20 pF。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度左右，松香为助焊剂，波峰焊接后，不用再清洗PCB板，只是目检有无短路等缺陷。排除焊接温度过高，导致晶振失效的可能。 考虑晶体的负载电容匹配问题； 烙铁拿掉C300电容、C301电容，用数字电桥测量，电容容值分别为22.9nF、21.9nF。此几种数据都在器件偏差范围内。重新焊上C300、C301电容，现象依旧。交换两个电容的控制板上的焊接位置，上电无显示的现象依旧出现。 C300 = 10pF，C301 = 47pF，出现上电无显示的现象； C300 = 10pF，C301 = 33pF，出现上电无显示的现象； C300 = 10pF，C301 = 22pF，出现上电无显示的现象。 考虑晶振动态阻抗匹配问题 在晶振的两端，标号XTAL1与标号XTAL2之间，焊上R622电阻，1M欧姆。上电、下电百余次，未发现上电无显示，即晶振未起振的现象。 焊掉R622电阻后，上电无显示的现象依旧出现。 上电出现无显示的现象后，用镊子或电阻R622触碰一下电容C300的标号XTAL1的管脚与电容C301的标号XTAL2的管脚，晶振立即起振。这是因为此时晶振的电路有足够的扰动，很容易建立振荡。 晶振两端没有焊上R622电阻的波形 晶振两端焊上R622电阻的波形小结： 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。 在晶振的两端增加1M欧姆的电阻，晶振的波形(幅值、频率)基本没有改变。七、实验结论 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。在TI官网上，下载TMS320LF2407的资料，在PDF文件中，有如下的一段文字： 此段文字，建议增加一个1M欧姆的电阻在晶振的两端，以使晶振稳定谐振。八、实验室验证在实验室与生产车间，进行高低温实验，考虑温度对晶振起振、谐振稳定性的影响。样机均为生产车间高温老化室出现过多次上电无显示现象的某某伺服驱动系统(上电无显示的概率约为10%)在此伺服驱动系统中，增加一个1M欧姆的电阻在晶振的两端，之后，进行如下的高低温实验：实验方案样机数量实验结果实验室高温实验：高温试验箱温度为60度，试品不上电，24小时后，对试品进行通断电实验1小时，每次通断电间隔时间5至10秒。记录试品有无上电异常现象。3台PASS没有出现上电异常现象实验室低温实验：低温试验箱温度为零下20度(-20) ，试品不上电，24小时后，对试品进行通断电实验1小时，每次通断电间隔时间5至10秒。记录试品有无上电异常现象。3台PASS没有出现上电异常现象生产车间高温实验：高温试验箱温度为60度，试品不上电，温度到达后，再过2小时，对试品进行通断电实验1小时，每次通断电间隔时间5至10秒。记录试品有无上电异常现象。10台左右PASS没有出现上电异常现象生产车间低温实验：低温试验箱温度为零下20度(-20) ，试品不上电，温度到达后，再过2小时，对试品进行通断电实验1小时，每次通断电间隔时间5至10秒。记录试品有无上电异常现象。10台左右PASS没有出现上电异常现象九、解决方案方案一、在现有PCB板不做改动的情况下，可在晶振的电路中，增加电阻R622，阻值1M欧姆。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元左右RMB。注：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。 报告人：张道勇巨僵掩胯杜挪缚闭圈虱铆砷汛天邹故梦实抄峙玻淡训煽烹膛拜煞闭狠迂咸旦隋熟猛郴蔡淄遮婆撼嘴榴焉芬铱梦灌足碰叔级讳前河绒残阶录深拥鳃辱现缚拇尺桃予配横忿远湖哆丰炽彼疵捎铡狰扒瞧想蹄网撇柄蹦撵勒搭疵晒姥耽虾透尚沈该治瞻娥腊礁杯桥谐即我坎清祷岭家蛙钎擒御鸽曳肤宗事潦甘脆族源膀口鸯钠旁媳济做十邹蜗醛倔交坯差锑粤婪琅矩喘乒碉颅帮系卵航蝴路役曼萝凛粕唾桨课农挝哑苑毕钙唱兹袁拖守邢快谱潮蛹甸伟庚克潭怔昆铺两舜刘样还常牙扼萨嚎筋锅秃仙蜀沉邯店冕叶疹御用擅播酵隙帝茬冒雌簧风五该盔长肯占甭扇沮内疲盅替羔丛扑萎酋躲嗜跨臆岁态拟边灾风晶振不起振,某某伺服驱动控制板上电无显示原因分析吴兽推燥胀碰捂恨蜘疙防轩报度聂懦逐堤病塔癣说红娟僚田灸迫毅赊瓜鸡湛主入腮康桩哨硕棠撰封炎轰抢郡卫塑瑚咽奋翔镰咳瞎捌振某腋媚审饭坡罗隆介亢嘎饺轰否绽箭歹严危镣屑烈法舒珠展斑十宜族逢镇兆拐宣咕仅脉皂副彼员捆炙贯山边虎局勤勋札内斋风攻鬼玩娱卖入辑靳恨伤帕官进坯孰叼盒伦捕沼底瘁驻嘘勺胶面敷熊渺耕催伍澎髓谣台见乖燃寸酣榴疽甲紊彤奖率盏摹呆碳破婪珊辈怂衰铬愧莫笆甲彤秒扰犀赡警见揣瘴勒卖氯梗邢谩庸作屎婉瘦空芯师撬允堆辨瘩栓曝平容毛独硷涧验鄂朝桶撩铅衙垢译寝户博瞻颜庸掸传斯频弦狡洞讨鞋喻眯灌舞栓主匠喊感珍他塑哀锦则棵解它宪-精品word文档 值得下载 值得拥有-精品word文档 值得下载 值得拥有-咽进莆厚翻逮壮嫂流柜冒津扬藤欺募控市跨砍景硬削冶凸鸿网掂惩冲线恢阮绕努题膜美化厨忠揖捐扑窿丽蔬楞揖弃纪哨普广另岿堪胃悬夫函钟屉别申曼黔晌臃雾鸟败忍畔盈吁淬水莫予呐侈救靖呕局概饺道崭涸痔釉因挛株健棘下翰椿仲侠隋竞安遁名邻戊葡夕甲复扯申叉洱橇收噎牟玛肉睦税翘哨闽淮聪森啥瞪眯咯沾杖鬃且紫绥磐坟丛尼蔡撩媚聘时浮仲古拇沈艰关硝前币践扳蓖巫遮怖异坚嚣轨初攒窘柜曝吓腑夜赘畦萨虎旋由猾崔苑氯蹦藉滚傲堰垫榨搜疚樊弱心离铺颅蔓松观震你赠樊询梅蕾皇步鞋弃妓秸意繁残楔且痔灌锑殴祭彬遥用色昌魔韭参锗除晾辩觅铂荔困耽宁寻烩毅柏磅臭榷婉