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无源晶振的频率该如何测量


  来源: 致远电子 时间:2019-01-17 编辑:思杨
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晶体发出的时钟输入到处理器中,可以使用计时器对此信号作分频处理,然后将分频后的信号输出到管脚。这样我们只需测量分频后的信号,即可计算出原有时钟的频率。

这种间接测试的方法,只能测试晶体的频率,不能测量晶体输出信号的幅度。若能在设备的工况范围都测试其频率的准确性,那晶体电路的工作就是OK的。



图 3 使用芯片的缓冲功能、计数器功能来测量


若信号驱动能力很强,可以考虑非接触的测试方案:近场探头。近场探头配合频谱仪,或示波器的FFT分析功能,即可测得峰值电压处的频率。由于为非接触方案,不存在探头的负载效应,不过需注意此时频谱仪、FFT分析的频率分辨率,这会影响测量结果的步进、精度。


4.Tip:如何测量频率

在捕捉到晶体的输出信号后,该如何测量其频率呢?在我司的ZDS系列示波器中,可以选择硬件频率计、频率参数测量、上升沿参数测量等方法。

硬件频率计在实现时,有测周期与测脉冲数的算法。这两种不同的测试方法,是会因应输入信号的频率大小而选择的,以期待测量值更准确。当信号频率小时,会选用测周期的方法,把信号的周期测好了,周期的倒数就是频率,此方法误差源在于测周期的计时时钟的频率;当信号频率大时,会选用测脉冲数的方法,在标准时间内测出信号上升沿的个数,此方法的误差是标准时间内的选定问题。

在参数测量的时间参数中,有“频率”这测试项。此测试项是求得两上升沿之间的时间差,再求倒数得到频率。此测试项的误差在于上升沿的判定与周期计时频率,受限于当前采样点的采样率。

在参数测量的统计参数中,有“上升沿计数”的方法,其原理是测量上升沿的个数。在测试中,可以将测量范围选择光标区域,而光标范围设为200ms,这样测得的上升沿乘以5,即为信号频率。



图 4 频率、上升沿计数测量界面图


选用信号发生器输出不同频率的信号,使用上述三种方法测得频率如表 1所示。



表 1 不同测量方法测出的频率对比表


可见三者测量结果差异不大,硬件频率计的分辨率更高,而参数测量中有效位数只有5位。此信号发生器输出频率的准确度为±1ppm,示波器内部晶振的频率准确度为±2ppm,在上述的24MHz硬件频率计中,测量的准确度为80Hz/24MHz=3.33ppm,基本在仪器的测量精度内。参数测量值在某些情况下显得更接近真实值,这是因为其有效位数不够而四舍五入的原因,准确度更高的还是硬件频率计。


5.小结

本文就对负载敏感的无源晶振信号的测量做了简约的分析,阐述了探头的接入对电路负载效应的影响,这种影响同样也适用于输出阻抗很大的电路。

关键词:示波器 电子元件 电路    浏览量:1008

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