Как проверить кристаллический резонатор на плате?

У меня на плате 2 кварцевых резонатора: 32,768 кГц и 20 МГц. Они подключены к ИС приемопередатчика Freescale MC12311, в которую встроен микроконтроллер HCS08. Я хочу проверить, правильно ли работают эти кристаллы или нет.

Доступные инструменты : осциллограф, частотомер (цифровой счетчик), цифровой мультиметр.

Как использовать эти инструменты для проверки кристаллов на доске ?

• Примечание : емкостная нагрузка эффект зондов , вероятно , следует рассматривать. Если нет, измерение не будет точным, или, что еще хуже, кристаллы не будут работать вообще.

Edit1 : я использовал и осциллограф, и частотомер (с пробниками x10), но, к сожалению, вообще ничего не контролировалось.

Как я вижу, ответ не был принят. Позвольте мне предложить другой ответ.

Большинство современных микросхем используют так называемый генератор Пирса для генерации стабильных часов с использованием кристаллов. Вот основная схема конфигурации:

Как видно, схема не является симметричной: правая сторона является выходом какого-либо драйвера (обычно обозначается как XO), а левая сторона является входом для инвертирующего усилителя (обычно обозначается как XI). Поэтому относительно безопасно проверять конец (выходной) XO, при условии, что датчик имеет относительно высокий импеданс. Обычный пассивный датчик 1:10 с входным сопротивлением 1 М должен выполнять эту работу. На практике выходной драйвер в схемном усилителе сделан преднамеренно слабым, как правило, с нагрузочной способностью не более 1 мА, чтобы предотвратить перегрузку Xtal, но 1 мА должно быть достаточно для управления датчиком диапазона 1M.

Емкость наконечника зонда может сдвинуть частоту колебаний на 20-50 частей на миллион, так как это изменит настройку схемы (нагрузка Xtal, C1 последовательно с C2). Однако нагрузка датчика на XO не должна прерывать колебания, если только вся цепь не является слишком маргинальной и не соответствует критериям стабильности (отрицательный импеданс усилителя должен быть в 3-5 раз больше, чем у Etal ESR). Если зонд делает это, считайте тест Xtal неудачным.

Никогда не следует пытаться исследовать вход XI, возможно, только с помощью датчика 100 МОм, и только для любопытства. Причина не в емкости наконечника (2-8-12 пФ или Wahtever), а в том, чтобы вызвать сдвиг постоянного тока на выводе XI из-за конечного сопротивления датчика. Генератор Пирса представляет собой очень деликатную нелинейную схему, и он имеет очень важный компонент обратной связи по постоянному току R1, который эффективно регулирует уровень входного постоянного тока до точки максимального усиления, обычно примерно на половине пути от земли до Vcc. Компонент R1 обычно составляет 1 МОм и выше, и колебания становятся центрированными в самостоятельно выбранной точке постоянного тока. Присоединение даже датчика 10 МОм смещает эту точку вниз, усиление падает, и колебания затухают.

И, конечно же, лучший способ проверить наличие колебаний - это не касаться его зондами, а иметь внутренний буфер с выводом на какой-нибудь другой тестовый вывод GPIO.

Однажды у меня возникла похожая проблема отладки с моими контроллерами Atmel ATMEGA328P, керамические резонаторы 8 МГц, казалось бы, не работали. У меня был двухканальный дешевый осциллограф Rigol, и я установил рабочую плату, которую я сделал ранее, и хороший сигнал 8 МГц был легко виден, без проблем из-за нагрузки зондами. Вы не должны беспокоиться о влиянии зонда на кристалл.

Основной проблемой, которую я обнаружил, был мой контроллер, который должен был управлять кристаллом, у которого не было его предохранителей, настроенных правильно, чтобы использовать внешний кристалл. После того, как я сжег предохранители, чтобы выбрать внешний кристалл, резонаторы показали признаки жизни!

Так что на самом деле неплохо убедиться, что ваш микроконтроллер, подключенный к кристаллу, настроен на использование кристалла, в противном случае нет ничего, что могло бы заставить его вращаться. После того, как вы убедились, что это так, вы можете начать, чтобы увидеть, если это PCB или другие проблемы с трассировкой, проблемы заземления, неправильные контакты и т. Д.

Внешние компоненты делают осциллятор симметричным, но на микросхеме есть усилитель, который совсем не похож на него. Контакт осциллятора, который находится на выходной стороне, будет иметь более низкий импеданс, и размещение зонда датчика не повлияет на него почти так же сильно, как на входной контакт.

Если он колеблется, выходной сигнал будет иметь большую амплитуду, чем входной; это также может быть не очень хорошая синусоида. Входная сторона будет ниже и должна быть синусоидальной (отфильтрованной кристаллом).

Если он не колеблется, вход будет более шумным и должен составлять примерно половину напряжения питания. Выходной контакт будет выглядеть чище и может быть на VDD или на земле. Отчасти это будет зависеть от дизайна чипа (и конфигурации).

Если у вас есть чувствительный приемник связи, такой как те, что используются в любительской радиосвязи, подключите провод между входом антенны приемника и другим концом в дюйме от схемы генератора, даже не касаясь цепи, настраивая приемник на частоту кристалла, Вы должны услышать ритм И, место на точной частоте.