前面有写过有源晶振和无源晶振，本期重点来聊聊无源晶振：

石英晶体振荡器（以下简称晶体振荡器）是一种利用石英晶体的压电效应制造的装置。其功能是输出高精度、高稳定性的脉冲信号，为整个电路提供时间基准。众所周知，电路中的时间电路越来越多，它们之间的协同运行必须有一个时间基准，才能统一行动。正如电视剧中的特殊动作团队在出发前必须对下表一样，晶体振动在系统中的作用就像船长的手表。如果稳定性或精度不好，整个系统会经常出错，故障率很高。所以晶振也叫单板心脏。

石英晶体振荡器由高质量因素Q的石英晶体谐振器和振荡电路组成。振荡器的性能由晶体的质量因数、切割方向、晶体振子的结构和电路形式决定。国际电工委员会（IEC）石英晶体振荡器分为四类:普通晶体振荡器（SPXO），晶体振荡电压控制（VCXO），温度补偿晶体振荡（TCXO），恒温控制晶体振荡（OCXO）。

目前，数字补偿晶体振荡也在发展（DCXO）混合型VOCXO振荡等。虽然由于石英晶体Q值高，晶体振动输出的稳定性和准确性高，但由于晶体振动内部组件参数随运行时间、电源、负载、温度等参数的变化而不稳定。任何晶体振动，频率不稳定是绝对的，但程度不同。如下图所示，晶体振动的输出频率随时间变化。频率不稳定有三个因素：老化、漂移和短稳定。短稳定性能会影响接收机的接收灵敏度和选择性、高速数字通信系统、测试灵敏度等，对高速信号的质量起着决定性的作用。

短稳定指标的时频表现常被称为眼图。老化和漂移是对晶体振动长期稳定指标的描述，表示晶体振动运行一段时间（通常为日、月、年等）后，输出频率随时间变化，曲线1为0.1秒，显示晶体振动短稳定性；曲线3为100秒，显示晶体振动漂移；曲线4为每天测量一次，显示晶体振动老化。晶体振动的频率测试需要长时间的测量和记录，温度、电压、负载等条件往往需要在测试过程中更换。如果纯手动操作，需要大量极高，不可操作。为此，北测集团专门开发了全套自动化测试系统。

该系统以jiter为基准，提高了整个系统的测试精度。软件可以控制可编程电源、频率计和容器，满足条件后可以自动记录数据，同时控制和记录多路输出，大大节省了人工成本。还有40个北测集团G/s采样率高的示波器能准确地还原和测量晶体振动的输出波形，最大限度地减少测量误差。测试对象晶振在电子产品PCBA上几乎无处不存，常见的有：时钟晶振、实时晶振、声卡晶振、网卡晶振等。

晶体振荡器在生产过程中，需要将银层放在石英晶体表面，并通过调整银层的厚度来调整振荡器的输出频率。银层的平整度、银层表面是否有杂质、划痕以及石英片是否有裂纹会直接影响振荡器的输出，甚至使振荡器停止振荡或休眠。分析晶体振动时，晶体振动开封过程中会从外界引入大量杂质，落在晶体上，与晶体上原有杂质混合，增加分析难度。此时，可以使用扫描电子显微镜的成分分析功能来分析晶片上的杂质成分。它可以有效地判断这种杂质是在开封时引入的还是存在于晶片上的。

它还可以使用扫描电子显微镜扫描晶片上银表面的所有区域。通过分析每个区域的银成分差异，可以确定晶片在加工过程中已经微调了多次，微调区域是否为银表面的中心，微调过程中使用的加银工艺是否为加银工艺等。晶体振动材料的测试和分析需要深入的专业知识和技术积累，对设备的要求也很高。测试项目和测试方法远远不限于上述内容。北京测试集团初步建立了晶体振动材料的测试能力，愿意帮助上下合作伙伴解决问题，共同提高产品的可靠性。

晶振测试以及对应的测试座：

在鸿怡电子晶振测试座实际行业运用中，可以根据客户的实际测试需求进行烧录、测试、老化。并将其记录为不同的频率和展示频率宽度。在验证效果时，客户可以直接用PIN焊接和验证以前使用的有源晶振。如果使用的无源晶振也专门为此制作了用于验证的测试板，以便客户验证其效果。

案列1：

2016-4PIN晶振探针老化座2.0-1.6晶振翻盖探针频率测试座

除带宽外，当晶体振动体振动时，晶体振动对容量负荷敏感，探头容量相对较大，相当于晶体振动电路上的重负荷并联，容易导致电路停止，无法获得正确的测量结果。所以，在晶体振动试验中，要保证足够的带宽和较小的输入电容。密封试验发现无效样品不合格，密封不良许多可靠的隐患。对故障晶体振动和正常晶体振动的分析表明，故障晶体振动的电极层不连续，有明显的水平。成分分析还检测到氧元素的存在，表明电极层被氧化。在相同的故障晶体振动中，开封检查分析也证实了结果的变化，电极层边缘分层明显，电极层表面裂纹较大。

案列2：

3225-4PIN晶振老化座3.2-2.5 晶振翻盖探针频率测试座

由于损伤可能隐藏在表面下，我们用简单的研磨破坏样品表面，发现晶体振动表面的局部损伤。损坏的存在表明晶体振荡器的密封性有问题，然后需要对其结构的完整性和密封性进行检查和测试。每秒打印一次输出日期。可以看出，这一秒正在移动。

晶体振动标称值晶体振动的标称值具有负载电容器的条件，在工作过程中，振动频率与标称值一致。一般来说，电容值较低(串联谐振晶体)在实际效果方面，对于给定的负载同位素，Fr1和FL1的两个频率是相同的，这是大多数晶体在使用中显示的实际频率。这也是制造商的测试指标参数，以满足用户对产品的标称频率要求，即本文开头介绍的标称频率。正常晶体振动：密封区晶体缺乏微区域，电极层连续，厚度均匀。测试了电极层的组分，在电极层中没有发现氧(O)元素。另外，晶体振动密封区左右两端尺寸差异较大，密封区胶层不完整，个别区域有孔洞，说明产品质量危险。

案列3：

5032-4PIN晶振探针老化座5.0-3.2晶振翻盖探针频率测试座

此外，还整理了其他检测晶体振动的方法和技术。具体来说，使用数字电容表（或数字万用表电容文件）来测量其电容。一般来说，损坏的晶体振荡能力显著降低（不同晶体振荡能力的正常值在一定范围内）。当耳朵轻轻摇晃时，必须损坏（内部晶体破裂，也可以使用不同的语言频率），以测试输出脚的电压。通常情况下，电源电压约为其一半。

案列4

7050六脚晶振频率测试老化座

因为输出是正弦波(峰值接近源电压)，使用万用表进行测试时，工作时间几乎占了一半。用代换法或示波器测量。所以，怎样用万用表来测量晶振是否有振荡？可使用万用表来测量晶振是否为芯片工作电压的一半，如工作电压为5V，则测得的电压为2.5V左右。此外，如果用镊子触摸晶体的另一只脚，电压会发生显著变化，从而证明晶体会振动。