某工控设备开发厂商的设备中采用单片机控制电路,单片机使用外接的两脚晶体振荡器产生11.0592MHz的工作时钟,用户希望能够精确测量工作时钟的频率。 但用示波器测量频率一方面测不准,另一方面测量时还会出现晶体停振的情况,对于这种晶体的频率测量有没有好的办法呢? 问题分析:在分析晶体停振原因前,先要了解不同振荡器的区别。 一般来说,晶体振荡器分为无源晶振和有源晶振两种类型。通常对外界条件比较敏感的都是无源晶振。 无源晶振一般称为crystal(晶体),如下图所示,是由石英晶体按照特定角度和尺寸切割而成,其本身相当于一个高Q值得选频电路,需要借助外部谐振和反相器提供能量才能起振。 而有源晶振则叫做oscillator(振荡器),其内部除了晶体以外,还包含了起振和驱动电路。 有源晶振由于驱动能力强,通常不会在测量中造成停振,会造成停振的通常都是晶体。 出于成本的考虑,很多单片机采用类似下图的晶体谐振电路,通过晶体和并联的起振电容振荡出需要的工作频率。一般示波器标配的无源探头的寄生电容会在10~15pf左右,这样在测量时探头的电容并在谐振回路上会改变原振荡电路的电容值从而造成晶体停振。 一般无源探头的寄生电容都比较大,为了减小寄生电容,可以使用有源探头,有源探头的寄生电容通常在2pf以下,对于被测电路的影响比较小。 问题总结:这里主要是尽量选用容性小的有源探头,以减小探头电容对无源晶振的影响,同时通过内置频率计的示波器实现精确的频率测量。 |
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