耐高温的晶振(晶振耐高温吗)

海潮机械 2023-01-19 00:23 编辑:admin 217阅读

1. 晶振耐高温吗

陶瓷晶振三脚是谐振器本身内置有一颗电容,三个脚的石英晶体谐振器,三个脚内是其中有一个脚中间直接用容来接地,这款石英晶体谐振器三个脚的一般只有国外用的上,或者是外单,因为中间这个接地的脚需要经过加工工艺,这样算下来成本就很高了,国内的一般都是直接焊锡在外壳上,这样既能节省成本,又直接。

不过有不好之处是晶振在经过外壳高温焊接之后,或者是大电流击过之后,很容易产生不稳定现象。

所以国外价格比较好的客户往往就会选择使用中间添加了一个脚,高成本的稳定的三脚插件石英晶振。说到滤波器三个脚就不以为奇了。因为要起到滤波的作用,在分波,分频,必须要使用三个脚的结合。

2. 晶振受温度影响吗

1、由于芯片本身的厚度很薄,当激励功率过大时,会使内部石英芯片破损,导致停振。

2、在检漏工序中,就是在酒精加压的环境下,晶体容易产生碰壳现象,即振动时芯片跟外壳容易相碰,从而晶体容易发生时振时不振或停振。

3、在压封时,晶体内部要求抽真空充氮气,如果发生压封不良,即晶体的密封性不好时,在酒精加压的条件下,其表现为漏气,称之为双漏,也会导致停振。

4、有功负载会降低Q值(即品质因素),从而使晶体的稳定性下降,容易受周边有源组件影响,处于不稳定状态,出现时振时不振现象。

5、当晶体频率发生频率漂移,且超出晶体频率偏差范围过多时,以至于捕捉不到晶体的中心频率,从而导致芯片不起振。

6、由于晶体在剪脚和焊锡的时候容易产生机械应力和热应力,而焊锡温度过高和作用时间太长都会影响到晶体,容易导致晶体处于临界状态,以至出现时振时不振现象,甚至停振。

7、在焊锡时,当锡丝透过线路板上小孔渗过,导致引脚跟外壳连接在一块,或是晶体在制造过程中,基座上引脚的锡点和外壳相连接发生单漏,都会造成短路,从而引起停振。

3. 低温对晶振的影响

本人是硬件工程师,目前毕业3年多,毕业一开始岗位是EMC工程师,做了1年又10个月,对电磁兼容和卖硬件设备的公司有了一定的了解,觉得EMC工程师没前途,于是跳槽去新公司做硬件工程师,到目前为止设计过7、8块单板。

计算机硬件如PC、手机、摄像机、路由器、交换机、服务器等产品的基础就是硬件单板,硬件工程师就是设计合格的单板。之前做EMC的时候,觉得硬件工程师无非就是参考设计那来一抄,原理图连连线就好,后来发现不是。

硬件工程师的职责与定位

首先,介绍下一个硬件产品的研发流程,如下图所示:

公司内所有的岗位是同等重要的,有些公司可能没有研发或者部分研发工作外包。虽然各团队的重要性是一致的,研发团队在产品开发中的位置应该更加核心,研发人员可以转去做市场、测试、供应链或者质量管理等,但市场等岗位的人却很难转做研发。一来研发门槛较高,二来研发工作接触面广。

硬件工程师在研发团队中重要的一员,硬件产品的研发团队大致组成如下图所示:

一个硬件产品的项目团队中,有两个和所有人打交道的角色,一是项目经理,另外一个就是硬件工程师。硬件工程师需要和各种研发人员打交道,协调工作,这也要求硬件工程师具有丰富的知识面、强大的协调能力。

硬件工程工程师的本职工作,如下图所示:

硬件工程师可以大致分为如下四个阶段:

• 初阶的硬件工程师

在别人指导下完成阶段三和四的一部分工作,应届毕业生入职3个月基本可以达到。

• 普通的硬件工程师

独立完成阶段三和四的工作,一般工作1到2年即可

• 资深的硬件工程师

主导完成阶段三和四的工作,参与完成阶段二总体设计的工作

• 专家级硬件工作师

主导完成阶段一和二的工作

这里,你可以定位一下自己目前处于哪个阶段。

硬件工程师的发展方向

不管什么岗位都想明白自己的职业发展方向,软件工程师不想一辈子写代码,硬件工程师也不想一辈子奋战在最基层画原理图、调板子。

就我理解,硬件工程师的发展方向大概有以下几种:

1.产品经理

产品经理负责一条产品线工作、规划及发展。硬件工程师由于工作涉及面比较广,对产品整个流程的工作及问题都涉及到,适合向产品经理发展。

2.团队管理者

管理者协调资源、管理员工的工作分配以及绩效、设计完善流程等。

3.技术专家或系统工程师

专家提供的是什么?不是源代码、不是原理图,而是产品实现的方案、思路以及技术发展的方向。

4.创业

虽然国家鼓励这样做,但创业是困难的,如果创业卖硬件,就更难了。做好准备,也是一个选择。

无论选择什么方向,对我们这群目前毕业几年还在底层的硬件工程师来说最需要做的就是积累,明白自己的路需要什么。

硬件工程师所需关注的事情

关注本职工作以外的事情

1.技术上,关注软件或者FPGA工程师的工作。这不是让我们学习写代码,而了解软件或FPGA实现功能的方法、流程和思想。也就是从系统的角度思考产品是如何工作。研发的过程会经常出现各种BUG,产品出现问题,研发的每个人都有份,不能说这个问题是软件BUG,我就不管了。和软件或FPGA工程师之间都讨论或者争论有利于提高效率,打开思路。

2.关注市场,也就是提高产品的竞争力。目前国内硬件产品貌似不停走向低成本,cost down是公司永恒的主题,越来越多的产品被做烂了。换一个角度思考,市场上那么多同质的产品,有没有不完善的地方?可不可以通过增加某项功能,突出自己产品的竞争力?进而和研发团队思考功能如何实现。

3.关注项目管理、质量管理上的事情。硬件工程师不可避免要面对这些问题,产线的问题要找你,物料供应的事情要找你,产品返修要找你,现场维护要找你,这些都是提升的机会,问题来了要用科学的方法做事情,多学习质量管理,可靠性设计的知识。

注重学习,任何行业的人都要不停的学习

个人觉得硬件工程师需要知识储备比较多,电子信息领域的技术和知识本来就很多,人需要不断的学习。我大概列举一些,是自己工作以来学习的方向,当然工作中会不断遇到各种更新、更深入的问题需要学习。

1.EMC与安规

EMC与安规在规模较大的公司都有专门的团队,但小公司只能硬件工程师亲手来。

CE认证测试项目最多,学习可以先关注CE的相关标准。不同行业的标准是不一样的,汽车电子和信息技术设备的测试方法和要求都不一样。

EMC理论个人觉得已经发展的比较形象(不像电磁场那么理论抽象),精髓就是EMC三要素,干扰源、敏感源和耦合路径。设计分析就是关注共模电路的回流路径或者泄放路径。

2.RF与天线

同样的RF与天线在规模较大的公司也有专门的团队。

行业发展到现在,硬件工程师的RF和天线设计工作基本就是选型了。因此,需要明白一些基本的参数如增益、P1dB、IP2、IP3、天线的方向性等等。

3.电源

电源部门在规模较大的公司也有专门的团队,无论板级DCDC电源还是电源适配器都有专人完成设计、选型或测试工作,硬件工程师应用时标准电路拿来用即可。

关于电源大概就以下几个方面:DCDC有几种基本拓扑?效率与什么有关?LDO原理是什么?设计需要注意哪些参数?POE协议是否熟悉?

4.时钟

晶体和晶振有什么区别?怎么设计?时钟信号有哪些关键参数?PLL的原理是什么?环路带宽是什么意思?PLL失锁的可能有哪些?时钟芯片如何选型?

5.小模拟电路和小逻辑电路

硬件工程师的工作是系统级应用,不是IC设计的大神,工作中很少用分立器件设计电路。

二极管、三极管、MOS管和运放的特性要熟悉会分析,简单的电路要设计。

如三极管电平转换电路怎么设计,为毛低温就不工作了?

如MOS管双向电平转换怎么设计?要关注什么参数?

如MOS管的米勒效应,能不能定量的用公式分析?

6.高速信号及信号完整性

建立时间与保持时间?

时钟的抖动分哪几类?

数据相关抖动是什么?

CDR是什么?

抖动与误码率的关系是什么?

EQ、去加重、预加重?

7.低速信号

I2C、UART、SPI是什么?会不会通过示波器测量判断通信数据对不对?

8.RAM 和ROM

NAND FLASH和NOR FLASH有什么区别?

DDR3 SDRAM原理是什么?CL、AL、RL、WL是什么?各种参数的会不会设置?

9.CPU、SOC、FPGA

X86、ARM、MIPS、POWERPC有什么区别?FPGA设计需要注意什么?IC设计领域了解嘛?

关注自己的行业

不同行业的技术是不一样的,应用环境及解决方案也不一样

如你是设计智能电视的:

1、视频相关知识?BT1120是啥?H.264是啥?YUV是啥?4:2:2是啥?什么是HDMI?具体协议是啥?

2、思考下产品,内容重要还是硬件重要?能不能优化下3D?

如你是设计交换机的:

1.802.3了解嘛?啥是MAC?啥是PHY?GMII接口如何设计?

2.交换机如何工作的?VLAN是啥?

3.客户是啥?教育网还是运营商?

如果你设计无线路由器的:

1.802.11 a/b/g/n/ac的区别?TCP/IP协议是啥?ARP是啥?路由的工作原理?

2.天线如何设计的?增益、方向图是什么?各种PA、LNA如何选型?

3.客户是啥,需求如何?150块卖给普通人,还是1000块卖给企业级用户?

以上都是我思考的一些点,水平有限,也不够深入。

最后几点

硬件工程师最大的优势就是在研发工作中可以涉及到各种各样的问题、学习各个领域的知识,这是成长的基石,不停地总结,可以从整个产品的角度思考问题。有人说什么都懂得一点的人注定只是普通的硬件工程师,但我们必须都要懂一点,这是硬件工程师的基础。但我们还需要在自己的领域成为专家,因此需要在技术上对一个行业非常的了解。

个人觉得有两个领域值得去深入研究,以后是物联网的时代,网络和无线通信的应用会越来越多。

1.网络

也是交换机和路由器等应用与组网。现在互联网基于以太网,802.3标准规定了MAC和PHY规范。上层协议如TCP/IP、UDP、ARP、环网等等,总之网络的水很深,值得一探。

2.无线通信

如移动通讯、WIFI、sub 1GHz等等应用会越来越多,之前国家发布的什么旅游规划,有一条就是景区要实现免费WIFI覆盖。无线通信也基本是802.x协议族。基带和RF都可以深入学习。

我现在也很迷茫,不知道往那条路上走,但有一条是不变的那就是学习,硬件工程师需要保持好奇心,不断学习新的知识。

4. 高低温对晶振的影响

一般电组的标称都是可以到120~150度 所以80度是可以工作的

但是-40的工作没见过,一般不到-20电路就保护了

对于问题 0402贴片电容,0402的电感以及一些晶振、三极管、二极管高温基本都能满足要求

低温-40度应该工作不了。

低温一般都是-10度, 就算很严苛的条件 元件工作本身就有温升的

5. 晶振高温不起振的原因

那个不叫晶振,叫晶体。万用表测不出来它是否起振。另外有电时,不能用万用表电阻挡测电阻,可能会把万用表烧坏。晶体一般不会坏,晶体是石英的,害怕被摔。焊锡高温一般不会损害晶体。直接连接单片机,找个正常的程序,看看能否运行就知道晶体好坏了。

6. 晶振承受温度

温补晶振是由于晶体振荡器的震荡频率会随着温度的变化而变化,为了抵消温度对晶振频率的影响,控制晶振的谐振电容随温度变化而变化,抵消温度晶体影响提高频率稳定性。

飞秒晶振是指豪微微秒从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片,石英晶体谐振器。含有飞秒晶振的音乐播放器,在音乐的细节上,表现的都非常出色,可以无损的播放出音乐的所有声音。

7. 高温度系数晶振

没有区别,只是标识不一样而已,频率都是4M 后面多一个零的可能是精度高一些晶振在应用具体起到什么作用 微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶振、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。

一种是皮尔斯振荡器配置,适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时,陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感,但在过驱动时很容易产生频率漂移(甚至可能损坏)。影响振荡器工作的环境因素有:电磁干扰(EMI)、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化,增加不稳定性,并且在有些情况下,还会造成振荡器停振。上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出,并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器(硅振荡器)。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高,多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。选择振荡器时还需要考虑功耗。分立振荡器的功耗主要由反馈放大器的电源电流以及电路内部的电容值所决定。CMOS放大器功耗与工作频率成正比,可以表示为功率耗散电容值。比如,HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF。在4MHz、5V电源下工作时,相当于1.8mA的电源电流。再加上20pF的晶振负载电容,整个电源电流为2.2mA。陶瓷谐振槽路一般具有较大的负载电容,相应地也需要更多的电流。相比之下,晶振模块一般需要电源电流为10mA ~60mA。硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能,范围可以从低频(固定)器件的几个微安到可编程器件的几个毫安。一种低功率的硅振荡器,如MAX7375,工作在4MHz时只需不到2mA的电流。在特定的应用场合优化时钟源需要综合考虑以下一些因素:精度、成本、功耗以及环境需求。