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  • 晶振是否判断起振,示波器测试晶振的方法
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  晶振是一种晶体振荡器,它根据一定的方位角(简称晶圆)从石英晶体上切下薄片,简称石英晶体或晶体、晶体振荡器;在封装中加入IC构成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。它的产品通常被封装在金属外壳中,也被玻璃、陶瓷或塑料封装。石英晶体振荡器是一种高精度、高稳定性的振荡器。广泛应用于彩电、计算机、遥控器、通信系统中的频率发生器、数据处理设备的时钟信号、特定系统的参考信号等各种振荡电路中。

 

  如何确认晶振是否起振,示波器测试晶振的方法

 

  石英晶体振荡器是一种由石英晶体(二氧化硅晶体)的压电效应构成的谐振器件。它的基本结构是:按一定的方位角(简称晶圆,可以是方形、矩形或圆形)将一块石英晶体切成薄片,在其两个相应的表面上涂上银层,作为每一个电极上的电极。石英晶体谐振器是通过将一根引线焊接到管脚上并封装外壳而形成的。简称石英晶体或晶体和晶体振荡器。它的产品通常被封装在金属外壳中,也被玻璃、陶瓷或塑料封装。

 

  判断晶体振荡是否开始

 

  1、判断的方法有很多种。用示波器最直接地看到波形。也可以用数字万用表的电压测量电压。由于波形的占空比为50%,因此测量的平均电压约为1\/2 Vcc。对于51单片机,当使用外部程序存储器时,还可以测量PSEN管脚或p0管脚的电压或波形。只有晶体振荡器电路工作正常。只有这些引脚可以输出信号,但现在很少使用片外扩展存储器,因此可以测量晶体两端的电压或波形。只有在晶体振荡器电路设计不好的情况下,引入测试设备才可能导致振动停止。

 

  2、晶体两端的电压差不是平均电压差。实际上,由于外部电路的影响,晶体两端的电压可能不同,但这不是判断晶体振荡器是否振荡的基础,也不是晶体振荡器电路正常工作的条件。对于高低不工作,意味着一端为VCC或接近VCC,另一端为0或接近0。此时,晶体振荡器电路肯定不会振荡,否则50%的占空比电位会将平均电压拉到1\/2 VCC左右,但这个表达式不准确,应尽可能准确地定量描述该技术。

 

  3、通过听声音来判断晶体是否开始振荡是不可靠的。晶体的振荡频率远远超过人耳所能听到的频率上限。有时听上去有问题,说明晶体质量不好。更常见的是,正常工作的水晶不会发出任何人耳朵都能听到的声音。有时声音来自外部电路元件。

 

  4、单片机的两个输入端分别为19英尺(XTAL1)和18英尺(XTAL2),与单片机内部的电路相对应。当晶体振荡器连接在外部时,19英尺对应于高增益放大器的输入端,18英尺对应于高增益放大器的输出端。所以当你测量时,在高增益放大器的输出端应该有一个信号,也就是18英尺。

 

  51单片机振荡电路

 

  在MCS-51芯片中有一个高增益反相放大器。反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2。振荡电路和放大器组成的时钟电路构成了单片机的时钟模式。根据硬件电路的不同,单片机的时钟连接方式可分为内部时钟方式和外部时钟方式,如图2.11所示。

 

  如何确认晶体振荡器是否启动以及如何用示波器测试晶体振荡器

 

  (a)内部模式时钟电路(b)外部时钟电路

 

  如何确认晶体振荡器是否启动以及如何用示波器测试晶体振荡器

 

  内部时钟示意图(自振荡电路)

 

  在内模时钟电路中,石英晶体振荡器和两个微调电容器必须连接在XTAL1和XTAL2引脚的两端,形成振荡电路。通常C1和C2通常为30 pF,晶体振荡频率在1.2兆赫和12兆赫之间。外部时钟电路要求XTAL1接地,XTAL2固定在外部时钟上。外部时钟信号无特殊要求,只要保证一定的脉冲宽度,时钟频率小于12MHz。

 

  晶体振荡器的振荡信号从XTAL2终端输入内部时钟电路。将振荡信号分为两部分,产生两相时钟信号p1和p2供单片机使用。时钟信号的周期称为状态时间s,是振荡周期的两倍。p1信号在每个状态的前半部分有效,p2信号在每个状态的后半部分有效。CPU是基于两相时钟p1和p2来协调单片机各部分的有效工作。

 

  示波器测试晶体振荡器

 

  晶体振荡器的波形通常是正弦波或方波。当输出波形为方波时,上升沿通常是振荡的,并且含有更多的高频信号。此时,我们必须确保测试带宽足够。理论值为被测信号频率的两倍,实际测试带宽应为被测信号频率的10倍。

 

  除带宽外,在测试晶体振荡器时,还应注意晶体振荡器对电容负载敏感,探头电容较大,相当于晶体振荡器电路中并联的一个非常重的负载。很容易使电路停止振荡,无法得到正确的测量结果。

 

  因此,在进行晶体振荡测试时,应保证足够的带宽和较小的输入电容。

 

  晶体示波器的正确测试方法

 

  首先,我们将回答标题的问题。用200米示波器测试10米晶体振荡器的波形是完全可能的。但是为什么波形是在图1中测量的呢?

晶振是否判断起振,示波器测试晶振的方法

  这是因为测试时,探头选择×1档,ZDS2000系列标准的ZP1025S探头在×1档带宽为10MHz,输入电容为55pF+10pF,导致波形失真。

晶振是否判断起振,示波器测试晶振的方法

  如何确认晶体振荡器是否启动以及如何用示波器测试晶体振荡器

 

  当探针带宽为250MHz,输入电容为13pF+5pF时,我们将探针齿轮调整为×10。现在让我们来看看波形。

 

  

  为了提高信号的保真度,应采用探头接地弹簧代替接地鳄鱼钳。

 

  

  使用示波器进行测试时,不仅要注意示波器的设置,还要注意电流探头的档位。不同的齿轮对应不同的参数,最佳的是合适的。

 



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