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      如何確認晶振是否起振,示波器測試晶振的方法

      2017年06月01日 17:31 網絡整理 作者: 用戶評論(0

        晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片),石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。石英晶體振蕩器是高精度和高穩定度的振蕩器,被廣泛應用于彩電、計算機、遙控器等各類振蕩電路中,以及通信系統中用于頻率發生器、為數據處理設備產生時鐘信號和為特定系統提供基準信號。

        

        石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結晶體)的壓電效應制成的一種諧振器件,它的基本構成大致是:從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片,它可以是正方形、矩形或圓形等),在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極,在每個電極上各焊一根引線接到管腳上,再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

        晶振是否起振的判斷

        1、判斷方法很多,用示波器看波形是最直接的,用數字萬用表的電壓檔測電壓也行,因晶振波形的占空比為50%,所以測得的平均電壓為1/2Vcc左右,對于51單片機,在使用外置程序存儲器的時候還可以測PSEN引腳或P0口引腳的電壓或波形,只有晶振電路正常工作,那些引腳才會有信號輸出,但現在很少采用片外擴展存儲器,所以測晶體兩端的電壓或波形即可,只是晶振電路設計不良時,測試設備的引入有可能導致停振。

        2、晶體兩端的電壓差不是平均電壓差,雖然事實上因外電路的影響,晶體兩端的電壓可能會有差別,但這不是判斷晶振是否起振的依據,也不是晶振電路正常工作的條件。至于一高一低沒有工作是指一端為Vcc或接近Vcc,另一端為0或接近0,這時晶振電路當然沒有起振,否則50%的占空比勢將平均電壓拉到1/2Vcc左右,但這么表達是不確切的,搞技術應該盡量定量精確描述。

        3、聽聲音判斷晶振是否起振不可靠,晶體的振蕩頻率遠超人耳能夠聽見的頻率上限,有時能夠聽到反而是有問題的,說明晶體質量不佳,更多的時候,正常工作的晶體是不會發出任何人耳能聽到的聲音的,有時聲音來自外電路元件

        4、單片機的兩個信號輸入腳一個是19腳(XTAL1)一個是18腳(XTAL2)對應單片機內部的電路是高增益放大器,當外面接晶振的時候,19腳對應高增益放大器的輸入端,18腳對應高增益放大器的輸出端,所以你測量的時候應該是高增益輸出端有信號也就是18腳

        51單片機振蕩電路

        在MCS-51單片機片內有一個高增益的反相放大器,反相放大器的輸入端為XTAL1,輸出端為XTAL2,由該放大器構成的振蕩電路和時鐘電路一起構成了單片機的時鐘方式。根據硬件電路的不同,單片機的時鐘連接方式可分為內部時鐘方式和外部時鐘方式,如圖2.11所示

        如何確認晶振是否起振,示波器測試晶振的方法

       ?。╝)內部方式時鐘電路 (b)外接時鐘電路

        如何確認晶振是否起振,示波器測試晶振的方法

        內部時鐘原理圖 (就是一個自激振蕩電路)

        在內部方式時鐘電路中,必須在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個微調電容構成振蕩電路,通常C1和C2一般取30pF,晶振的頻率取值在1.2MHz~12MHz之間。對于外接時鐘電路,要求XTAL1接地,XTAL2腳接外部時鐘,對于外部時鐘信號并無特殊要求,只要保證一定的脈沖寬度,時鐘頻率低于12MHz即可。

        晶體振蕩器的振蕩信號從XTAL2端送入內部時鐘電路,它將該振蕩信號二分頻,產生一個兩相時鐘信號P1和P2供單片機使用。時鐘信號的周期稱為狀態時間S,它是振蕩周期的2倍,P1信號在每個狀態的前半周期有效,在每個狀態的后半周期P2信號有效。CPU就是以兩相時鐘P1和P2為基本節拍協調單片機各部分有效工作的。

        示波器測試晶振

        晶振波形一般是正弦波或者方波,當輸出波形是方波時,一般上升沿比較抖,且包含了較多的高頻信號,這個時候就要保證測試的帶寬足夠,理論值是帶寬是被測信號頻率的2倍,實際測試方波時帶寬應該是被測信號頻率的10倍。

        除了帶寬之外,在測試晶振時,還有一點應該重點注意:晶振對電容負載較敏感,探頭電容相對較大,相當于一個很重的負載并聯在晶振電路中,容易導致電路停振而得不出正確的測量結果。

        所以在進行晶振測試的時候,需要保證足夠的帶寬和較小的輸入電容。

        示波器測試晶振的正確方法

        首先我們來回答標題的問題,用200M示波器絕對可以測試10M晶振的波形,可是為什么測出來的波形是圖1的形狀呢?

        如何確認晶振是否起振,示波器測試晶振的方法

        這是因為在測試的時候,探頭選擇了×1檔位,ZDS2000系列標配的ZP1025S探頭在×1檔時帶寬為10MHz,輸入電容為55 pF±10 pF,由此導致了波形的失真。

        如何確認晶振是否起振,示波器測試晶振的方法

        讓我們將探頭檔位調為×10檔,此時探頭帶寬為250MHz,輸入電容為13pF±5 pF,我們來看看此時的波形吧。

        如何確認晶振是否起振,示波器測試晶振的方法

        為了提高信號保真度,還應使用探頭標配的接地彈簧代替接地鱷魚夾就近接地。

        

        大家在使用示波器進行測試的時候,除注意示波器的設置之外,還要注意當前探頭的檔位,不同的檔位對應不同的參數,合適的才是最好的!

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      ( 發表人:王增濤 )

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