El oscilador no funciona

Question

Diseñé una placa y la envié a China para que hicieran la PCB y montaran las piezas.

Contiene una CPU ARM y un chip ethernet físico de Micrel.

Utilicé un Oscilador FOX FXO-HC536R-25 (25 MHz) para manejar tanto el ARM como el PHY.

El OSC declaró la tapa de salida a 15 pF. Tanto el ARM como el PHY tenían 5-7 pF en las entradas EXTAL.

No pude conectar JTAG a la CPU así que empecé a ver qué problema podía existir.

Estoy usando un osciloscopio Rigol de 100 MHz y 1 GSa/s para ver el pin de salida del OSC.

Obtengo una onda sinusoidal con un periodo de 6 ms.

Los voltajes de alimentación, habilitación y tierra son buenos en el OSC.

Consideré que la CPU y el PHY podrían estar cargando la salida del OSC, así que corté la traza de salida del OSC separándola de todas las demás trazas.

La misma onda sinusoidal después de quitarla de los circuitos que manejaba.

Soy un viejo EE, pero principalmente de software los últimos 40 años.

¿Puede alguien sugerirme cómo debo proceder a partir de aquí?

A mí me parece que el OSC de FOX no está funcionando correctamente -- ¿qué podría causar eso sin carga?

¿Hay algún problema que pueda ocurrir durante el montaje que pueda estar causando el problema? Es SMD con las almohadillas debajo de la lata del OSC.

Si miras la foto real de la placa, puedes ver que limpié la máscara de soldadura de las 3 trazas para medir realmente los voltajes en la traza/pad del OSC. También puedes ver donde corté la traza justo antes de la vía para eliminar toda la carga del OSC.

Sonda de alcance X10.

Tapón de desacoplamiento C21 justo debajo del OSC

He adquirido 10 prototipos.

He probado los 10 y el mismo comportamiento del OSC.

Me he dado cuenta de algo. Cuando se aplicó la energía, obtuve una onda sinusoidal de 166 hz. Desconecto la alimentación y, a medida que el voltaje decae, la salida se convierte en una onda cuadrada, de amplitud reducida pero de frecuencia aumentada - no puedo decir la frecuencia exacta ya que decae rápidamente.

He pedido unos osciladores a Mouser llegarán la semana que viene. Voy a actualizar mi estado en ese momento.

ACTUALIZACIÓN:

Esta mañana he llamado a FOX y he hablado con un par de ingenieros muy amables.

Resulta que ¡¡¡yo era el problema!!! Salgo de mi regulador de 3,3v y obtengo 3 carriles de alimentación de 3,3v por separado: Digital, Ethernet Analógico, y Audio Analógico. Cada carril tiene un cordón de ferrita para aislarlos.

Al oscilador de 25 mhz no le gustan las cuentas de ferrita en el suministro de energía. El OSC requiere unos 20 ma para arrancar y la perla de ferrita impide que esto ocurra.

He quitado el cordón de ferrita y lo he sustituido por un puente - el OSC funciona ahora como debería.

Gracias por los comentarios.

Answer 1

A mí me parece que el OSC de FOX no está funcionando correctamente -- ¿qué podría causar eso sin carga?

Basado en las actualizaciones, incluyendo la información de que esos son cortes de PCB deliberados cerca del oscilador U10 y no salpicaduras de soldadura, y ya que has actualizado que estabas usando una sonda x10 con carga de 15 pF, entonces mi hipótesis también sería que el oscilador efectivamente no está funcionando correctamente y esto no es un artefacto de medición.

Mi única preocupación sobre el diseño es que C21, el condensador de desacoplamiento para el oscilador, no es visible en la parte del diseño de la placa de circuito impreso suministrada, por lo que puede estar demasiado lejos. (Por desgracia, la falta de anotaciones en las nuevas fotos hace que siga sin saber cuál es el C21).

¿Puede alguien sugerirme cómo debo proceder a partir de aquí?

Para confirmar que el oscilador no está funcionando correctamente, yo dejaría el existente desconectado, y añadiría un oscilador de reemplazo al revés (con el condensador de desacoplamiento adyacente), por ejemplo, en el reverso de la PCB cerca de U7. Prueba su salida para asegurarte de que es la esperada. Luego conecta la salida del nuevo oscilador a la PCB a través del agujero pasante para la señal del oscilador.

A mí me parece que el OSC de FOX no está funcionando correctamente -- ¿qué podría causar eso sin carga?

Entre las posibles causas del aparente fallo del oscilador existente se encuentran el sobrecalentamiento durante la soldadura y los daños por ESD. Dado que usted no vio el montaje, es probable que nunca sepa la causa, a menos que pueda interesar al fabricante del oscilador para que haga un análisis de fallos para usted (lo que suele depender de su relación con ellos, por ejemplo, las predicciones de ventas futuras, debido al coste que supone para ellos hacer F.A.).

¿Hay algún problema que pueda ocurrir durante el montaje que pueda estar causando el problema? Es SMD con las almohadillas debajo de la lata del OSC.

Has explicado que la tensión de salida es de rango completo, es decir, de 0 V a 3,3 V (aunque sea una onda sinusoidal), por lo que no veo un signo evidente de carga resistiva. Ya he mencionado otras posibles causas.

Edición: Un posible problema de montaje son las almohadillas añadidas en ese oscilador a lo largo de los lados "largos". Esas 2 almohadillas adicionales están marcadas como "N.C." y también "TP" en la hoja de datos del oscilador.

_{<a href="http://www.foxonline.com/pdfs/FXO_HC53.pdf" rel="nofollow noreferrer">Fuente - hoja de datos página 6</a>}

Esas almohadillas deben absolutamente no estar conectado a nada. Los puentes de soldadura ocultos durante el ensamblaje a esas almohadillas (terminales) debajo del oscilador pueden causar un comportamiento incorrecto, sin embargo, serían indetectables al comprobar las conexiones correctas sólo de las 4 almohadillas "normales" del oscilador.

En resumen, después de comprobar lo de las pastillas del oscilador "N.C.", yo avanzaría confirmando el fallo del oscilador existente por sustitución. Sin embargo, especialmente sin que usted vea el montaje (y los procedimientos de manipulación del dispositivo) en la casa de montaje, no sé cómo va a encontrar la verdadera causa raíz, sin un F.A. del oscilador (cuando haya confirmado, mediante la sustitución, que efectivamente ha fallado).

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Nueva actualización de la pregunta:

He adquirido 10 prototipos. He probado los 10 y el mismo comportamiento OSC.

Esta nueva información es la primera vez que se menciona algo más que un PCB afectado. Voy a dejar mi respuesta en su lugar, ya que muestra las conclusiones que siguen siendo válidos, pero hace que algunas posibles causas menos probable, por supuesto.