芯耀
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概述
經常有小伙伴詢問，為什么我的電路設計沒問題，為什么藍牙連接不呢？
很多時候，問題出在晶振電路上。
藍牙晶振電路是藍牙設備中至關重要的組成部分，它為藍牙芯片提供穩(wěn)定且精確的時鐘信號，確保藍牙通信能夠正常、可靠地進行。下面從基本原理、電路組成、晶振類型、影響因素幾個方面進行介紹。
基本原理
晶振（晶體振蕩器）是利用石英晶體的壓電效應來工作的。當在石英晶體的兩個電極上加一個電場，晶片就會產生機械變形；反之，若在晶片的兩側施加機械壓力，則在晶片相應的方向上會產生電場，這種物理現象稱為壓電效應。當給晶振施加交變電壓時，它會產生一個特定頻率的機械振動，而這個機械振動又會反過來產生相應頻率的電信號。由于石英晶體的物理特性非常穩(wěn)定，所以能夠輸出頻率高度穩(wěn)定的時鐘信號。
電路組成
- 晶體諧振器
晶振電路的核心部件，它決定了電路的振蕩頻率。通常有不同的頻率規(guī)格可供選擇，常見的藍牙晶振頻率有 16MHz、26MHz 等，不同的藍牙芯片可能需要不同頻率的晶振來滿足其工作要求。我們的S-BE5607方案用的是26MHz晶振。建議選擇SMD3225封裝，最好直接使用我們配套的晶振。
- 負載電容
連接在晶振的兩端，與晶振共同構成諧振回路，起到穩(wěn)定振蕩頻率和幫助晶振起振的作用。負載電容的值需要根據晶振的規(guī)格進行合理選擇，一般在幾皮法到幾十皮法之間。
有些藍牙晶振電路中會使用匹配電阻，其作用是調節(jié)電路的阻抗匹配，優(yōu)化振蕩信號的質量，減少信號反射和干擾。大部分電阻會省略此部分電路。
晶振類型
- 普通晶體振蕩器（XO）
結構相對簡單，成本較低，但頻率精度和穩(wěn)定性一般，適用于對時鐘精度要求不是特別高的藍牙應用場景。
- 溫度補償晶體振蕩器（TCXO）
內置了溫度補償電路，能夠根據環(huán)境溫度的變化自動調整晶振的輸出頻率，從而提高頻率的穩(wěn)定性。在溫度變化較大的環(huán)境中，TCXO 能保證藍牙設備的時鐘信號更加精確，適用于對通信質量要求較高的場合。
- 壓控晶體振蕩器（VCXO）
其輸出頻率可以通過外加電壓進行控制。在藍牙通信中，VCXO 可用于頻率調制和微調，以適應不同的通信協議和工作模式。
影響因素
- 溫度
溫度變化會影響石英晶體的物理特性，從而導致晶振輸出頻率發(fā)生漂移。因此，在設計藍牙晶振電路時，需要考慮溫度補償措施，以確保在不同的環(huán)境溫度下都能保持穩(wěn)定的頻率輸出。
藍牙設備工作時會受到周圍電磁環(huán)境的干擾，這些干擾可能會影響晶振電路的正常工作，導致頻率不穩(wěn)定或產生噪聲。為了減少電磁干擾的影響，通常會采用屏蔽、濾波等措施來保護晶振電路。
- 負載變化
如果晶振電路的負載發(fā)生變化，例如負載電容的數值改變，會影響諧振回路的特性，進而導致振蕩頻率發(fā)生偏移。因此，在電路設計和實際應用中，需要確保負載的穩(wěn)定性。
晶振電路PCB Layout指導
晶振電路走線盡量短，回路組成圍成面積盡量小，盡量不要有過孔，與RF 微帶線之間用地線隔離。預留的外部負載電容靠近晶振放置,晶振底層盡量不要走其它信號線，晶振周圍包地處理。品振為敏感元件，不得靠近磁感應元件，遠離 BSW腳的電感。
晶振負載電容（晶振旁邊兩電容）預留位置，因為晶振內部基本有負載電容，我們的S-BE5607E方案(了解方案詳情：光明谷S-BE5607E藍牙5.4 低成本插卡U盤藍牙音箱方案）, 不需要焊接負載電容，當軟件校頻不能滿足要求時，可焊接負載電容
正確示例
錯誤示例
實際應用中，即使物料不變，由于布局、PCB板材等差異會產生頻偏，如果實際應用時，用我們標準方案，不能連接藍牙，可寄給我們調校頻偏，重新升級固件，即可連接藍牙。
總結
藍牙對頻偏要求比較高，所以晶振的品質對藍牙的性能至關重要，選型過程中 必須保證晶振的一致性和穩(wěn)定性。晶振的頻率偏差必須≤±10ppm，負載CL 推薦9pF。推薦使用我們的配套的晶振，因為我們的方案依我們的配套的晶振，已經調校好了。
經調試好的PCB，所有的布線和元件，都不要變動了，不然后影響頻偏，可能導致藍牙連接不上。
晶振及其他元件（包括IC、電容、電阻、電感、PCB）出廠時，不能保證參數完全一致。所以，我們產量，還需用我們專門藍牙測試校正頻偏，藍牙IC會記錄頻偏值，并通過軟件校正頻偏，達到最佳射頻效果。
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