Làm thế nào để kiểm tra một bộ cộng hưởng tinh thể trong bảng?

Tôi có 2 bộ cộng hưởng tinh thể thạch anh trong bảng pcb của mình: 32.768 kHz & 20 MHz. Chúng được kết nối với IC thu phát Freescale MC12311, có bộ điều khiển vi mô HCS08 được nhúng trong đó. Tôi muốn kiểm tra xem những tinh thể này có hoạt động tốt hay không.

Các công cụ có sẵn : Máy đo dao động, Máy đo tần số (Bộ đếm kỹ thuật số), Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số.

Làm thế nào tôi nên sử dụng các công cụ này để kiểm tra các tinh thể trong tàu ?

• Lưu ý : Hiệu ứng tải điện dung của các đầu dò có lẽ nên được xem xét. Nếu không, phép đo sẽ không chính xác, hoặc thậm chí tệ hơn, các tinh thể hoàn toàn không hoạt động.

Chỉnh sửa1 : Tôi đã sử dụng cả máy hiện sóng và máy đo tần số (với đầu dò x10), nhưng thật không may, không có gì được theo dõi cả.

Như tôi thấy, không có câu trả lời nào được chấp nhận. Hãy để tôi cung cấp một câu trả lời khác.

Hầu hết các IC hiện đại sử dụng cái gọi là Bộ tạo dao động để tạo ra đồng hồ ổn định bằng cách sử dụng tinh thể. Đây là cấu hình mạch chính:

Như người ta có thể thấy, mạch không đối xứng: phía bên phải là đầu ra của một số trình điều khiển (thường được chỉ định là XO) và phía bên trái là đầu vào của bộ khuếch đại đảo ngược (thường được chỉ định là XI). Do đó, đầu dò XO (đầu ra) tương đối an toàn, với điều kiện đầu dò có trở kháng tương đối cao. Một đầu dò thụ động 1:10 thông thường với trở kháng đầu vào 1M sẽ thực hiện công việc. Trong thực tế, trình điều khiển đầu ra trong bộ khuếch đại mạch được làm yếu đi một cách có chủ ý, thường không có khả năng tải quá 1mA, để ngăn Xtal không bị quá tải, nhưng 1mA phải đủ tốt để điều khiển đầu dò phạm vi 1M.

Điện dung của đầu dò có thể thay đổi tần số dao động 20-50ppm, vì nó sẽ thay đổi điều chỉnh mạch (tải Xtal, C1 nối tiếp với C2). Tuy nhiên, tải đầu dò trên XO không được phá vỡ dao động, trừ khi toàn bộ mạch quá biên và không đáp ứng các tiêu chí ổn định (trở kháng âm của bộ khuếch đại phải lớn hơn 3-5 lần so với Xtal ESR). Nếu đầu dò thực hiện điều này, hãy xem xét nghiệm Xtal là thất bại.

Không bao giờ nên thử thăm dò đầu vào XI, có thể chỉ với đầu dò 100 MOhm và chỉ cho độ cong. Lý do không nằm ở điện dung đầu (2-8-12pF hoặc wahtever), mà là gây ra sự dịch chuyển DC trên chân XI do trở kháng đầu dò hữu hạn. Bộ tạo dao động Pierce là một mạch phi tuyến tính rất tinh vi và nó có thành phần phản hồi DC rất quan trọng, điều chỉnh hiệu quả mức DC đầu vào đến điểm khuếch đại tối đa, thường là khoảng một nửa từ mặt đất đến Vcc. Thành phần R1 thường là 1MOhm trở lên và các dao động trở thành trung tâm tại điểm DC tự chọn. Việc gắn ngay cả đầu dò 10MOhm sẽ làm giảm điểm này xuống, khuếch đại giảm và dao động chết.

Và, tất nhiên, cách tốt nhất để kiểm tra dao động không phải là chạm vào nó bằng đầu dò, mà là có một bộ đệm bên trong với đầu ra cho một số pin thử nghiệmGPIO khác.

Tôi đã gặp vấn đề gỡ lỗi tương tự một lần với bộ điều khiển AtEGA ATMEGA328P của mình, bộ cộng hưởng gốm 8Mhz dường như không hoạt động. Tôi đã có một máy hiện sóng giá rẻ kênh đôi Rigol và đã quét một bảng làm việc mà tôi đã tạo trước đây và tín hiệu 8Mhz đẹp có thể dễ dàng nhìn thấy, không có vấn đề gì do tải bởi các đầu dò. Bạn không nên lo lắng về tác dụng của đầu dò trên tinh thể.

Vấn đề chính tôi tìm thấy là bộ điều khiển của tôi có nghĩa là điều khiển tinh thể không có cầu chì được đặt chính xác để sử dụng tinh thể bên ngoài. Khi tôi đã đốt cháy cầu chì để chọn tinh thể bên ngoài, các bộ cộng hưởng cho thấy dấu hiệu sự sống!

Vì vậy, đây thực sự là một điểm tốt để đảm bảo vi điều khiển của bạn được kết nối với tinh thể đã được thiết lập để sử dụng tinh thể, nếu không, không có gì để truyền năng lượng vào nó để làm cho nó dao động. Khi bạn đã chắc chắn rằng đó là trường hợp, sau đó bạn có thể bắt đầu xem liệu PCB hoặc các vấn đề theo dõi khác, vấn đề nối đất, chân sai, v.v.

Các thành phần bên ngoài làm cho bộ dao động trông đối xứng, nhưng có một bộ khuếch đại trên chip là bất cứ điều gì nhưng. Chân dao động ở phía đầu ra sẽ có trở kháng thấp hơn và đặt đầu dò phạm vi ở đó sẽ không ảnh hưởng đến nó nhiều như thăm dò chân đầu vào.

Nếu nó dao động, đầu ra sẽ có biên độ lớn hơn đầu vào; nó cũng có thể không phải là một dây gân rất tốt. Phía đầu vào sẽ thấp hơn và phải là sóng hình sin (đã được tinh thể lọc).

Nếu nó không dao động, đầu vào sẽ ồn hơn và sẽ giống như một nửa điện áp cung cấp. Pin đầu ra sẽ trông sạch hơn và có thể ở VDD hoặc mặt đất. Một số điều này sẽ thay đổi theo thiết kế của chip (và cấu hình).

Nếu bạn có một máy thu thông tin liên lạc nhạy cảm, như những máy thu được sử dụng trong radio nghiệp dư, hãy nối một dây giữa đầu vào ăng ten của máy thu và đầu kia cách xa mạch dao động một inch, thậm chí không chạm vào mạch, điều chỉnh máy thu xung quanh tần số tinh thể, bạn nên nghe một nhịp. Và, tại chỗ trên tần số chính xác.