示波器实操特辑之14：晶振测量

在用示波器观察晶振引脚上的波形时，经常会发生这样的情况：在屏幕上看不到晶振波形或是波形的特征不正确，本文通过实际操作为您讲解用示波器测量晶振波形的正确方法。

通过上一期的视频，我们已经知道使用探头的×10挡可以增大示波器的测量范围，那这项功能有哪些其他的用途呢？

在用示波器观察晶振引脚上的波形时，经常会发生这样的情况：在屏幕上看不到晶振波形或是波形的特征不正确，很有可能是您没有使用探头×10挡造成的！

图1 使用×1档观察到的晶振波形

晶振对电容负载较敏感，当使用×1挡时，探头电容相对较大，相当于一个很重的负载并联在晶振电路中，容易导致电路停振而得不出正确的测量结果；

图2 使用×10档测量晶振波形的结果

正确的做法应该是使用×10挡测量，此时探头内的电容相对变小，可以减小测试引入的负载效应，此时测量出来的晶振波形才是准确的！为了提高信号保真度，还应使用探头标配的接地弹簧代替接地鳄鱼夹就近接地。

图3 探头使用标配的接地弹簧

另一方面，晶振的输出边沿一般比较陡，上升时间较短，其实质是晶振的输出中包含了较多的高频分量，应该将其当作高频信号来看待，应该进行全带宽测量。探头×1挡的带宽有限制，而探头×10挡是全带宽开启，故必须选用×10挡进行测量。

测量信号波形，只有运用正确的方法，才能准确测量信号，得出的结论才会有意义！

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你真的会用示波器测试有源晶振波形吗

有源晶振通常都为四脚或四脚以上的脚位，内置起振芯片，是一个完整的振荡器，只要接通电源就可以起振，大类称之为主动元器件。无源晶体的脚位通常都是四脚以下包含四脚，它的工作原理即是在一个反相放大器的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接地，这两个电容串联的容量值等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。

有源晶振的频率输出一定要有某个波形作为输出载体，波形的输出也一定会伴随着某个负载值。在实际使用中，波形负载也是晶振的非常重要参数目标。挑选不妥的话，轻则导致晶振或别的模块作业不正常，功用无法完成，重则损坏模块甚至整机。

80%工程师使用示波器测试有源晶振波形的都会出现以下误区——无源晶体输出正弦波，有源晶振输出正弦波或方波。如果有源晶振把整形电路(施密特整形)做在有源晶振里面了的话，输出就是方波。但很多时候在示波器上看到的还是波形不太好的正弦波，这是由于示波器的带宽不够，由于方波的傅里叶分解为基频和奇次谐波的叠加，带宽不够的话，高频方波很容易看成正弦波。因为你只能看到其低频谐波分量，所以显示正弦波。完美的再现方波需要至少10倍的带宽，5倍的带宽只能算是勉强。（例如60M频率的晶振，至少需要300M的示波器）另外也有可能是负载的问题，可以把探头调整到*10档。

晶振的输出波形首要有三大类：正弦波、方波和准正弦波。

晶振负载首要有以下几种：

1、正弦波：负载50欧姆或1k欧姆；

2、方波：N个TTL负载或N个PF电容；

3、准正弦波：10K欧姆并联10PF电容。

示波器测量有源晶振的波形需要注意以下四点

一、需要足够高频率的示波器200MHz以上。

二、最好根据板子所用芯片找到频率输出检测点，因为高频晶振自身震荡幅度极小，外电路的链接可能造成停振或者频率改变。

三、需要确保探头阻抗足够大。

四、符合上面条件时可以探头的外皮夹子链接公共地线，探头在起振之后触碰晶振一端就可以看到晶振波形。

晶振的运用范围很广，应用于不同的产品要求都有所不同，晶体行业在几年来也在随着各种智能产品的横空出世不但地发生改变，以满足电子行业的市场需求，从以前的大体积插件转变为如今的超小超薄型贴片晶体，精度越来越小，使产品变得更加稳定。

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