踩坑总结:工业级3225 33.333MHz有源晶振选型与设计指南

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踩坑总结:工业级3225 33.333MHz有源晶振选型与设计指南

最近做低功耗工业网关的方案,选1.8V主频晶振踩了好几次坑:要么低温下频漂超了导致通信断连,要么起振时间太长影响MCU启动时序,刚好拿到星通时频这款S3D33.333000D20F30T的规格承认书,给大家拆解下这款晶振的参数细节和设计注意事项,省得大家跟我一样踩冤枉坑。

文件下载:S3D33.333000D20F30T.pdf


一、核心参数拆解,哪些是工程师必须关注的?

这款是SMD3225封装的有源石英晶振,标称频率33.333MHz,额定供电1.8V,我挑几个实际设计里最容易出问题的参数说: 参数项 规格值 实际使用注意
常温频差 ±20ppm@25℃ 普通消费级产品够用,对频率精度要求高的通信场景也能满足
全温频差 ±30ppm@-40~85℃ 工业级宽温场景完全覆盖,我之前用商业级的-20℃就飘到40ppm直接掉网,这款不会
工作电流 ≤10mA 低功耗场景友好,休眠的时候关OE脚功耗几乎可以忽略
输出负载 15pF 划重点!画PCB的时候寄生电容要算进去,超过15pF会拉偏频差
起振时间 ≤5ms 快速启动的场景完全够用,不会拖MCU启动的后腿
OE脚逻辑 高电平/悬空使能,低电平关断 不用关断功能的话直接接VDD就行,别像我之前手滑接地,查了2小时才发现不起振是引脚接错了
首年老化率 ±3ppm 长期稳定性够,5年以内的产品不用考虑老化带来的频偏问题

二、硬件设计避坑要点

1. 引脚别接反

3225封装4个脚的定义是:1脚OE、2脚GND、3脚OUT、4脚VDD,仰视图看的时候别搞镜像了,我同事上次画PCB把3脚和4脚搞反,打样回来全部返工,血的教训。

2. 电源去耦必须加

VDD引脚靠近的位置一定要放1个0.1μF的陶瓷去耦电容,尽量做到引脚和电容距离不超过1mm,不然电源纹波会串到输出里,导致时钟抖动变大,通信容易出错。

3. 输出走线尽量短

时钟输出线别绕太长,也别走在两层板的中间层,尽量走表层包地,减少寄生电容,保证总负载不超过15pF。如果要测试波形,记得把探头的寄生电容(一般几个pF)也算进去,别测出来占空比不对就怪晶振不行。


三、生产焊接注意事项

工厂打样/批量生产的时候,回流焊曲线一定要按规格来,别乱改:

  • 无铅焊接峰值温度最高260℃,升温速率≤3℃/s,降温速率≤6℃/s
  • 217℃以上的焊接时间控制在60~150s,峰值温度停留时间别超过30s
  • 最多允许过3次回流焊,返修次数多了很容易导致内部晶片损坏,频飘超标

我之前测过这款的可靠性,1米跌落、三轴向振动、10次温冲之后频偏都在±5ppm以内,盐雾24小时也没有腐蚀痕迹,户外工业场景放心用。


最后说下采购

这款现在华秋商城已经上架,小批量试产可以直接买现货,批量的话一卷3000个,刚好是标准编带包装,上贴片机不用改参数。料号记好:S3D33.333000D20F30T,别买错参数。

你们选有源晶振最容易踩什么坑?是频飘、起振问题还是焊接坏的多?欢迎评论区聊一聊。

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