Bagaimana cara menguji resonator kristal di papan?

Saya memiliki 2 resonator kristal kuarsa di papan pcb saya: 32.768 kHz & 20 MHz. Mereka terhubung ke IC transceiver Freescale MC12311, yang memiliki micro-controller HCS08 tertanam di dalamnya. Saya ingin menguji apakah kristal ini berfungsi dengan baik atau tidak.

Alat yang tersedia : Oscilloscope, Frequency-Meter (Digital Counter), Digital Multimeter.

Bagaimana saya harus menggunakan alat ini untuk menguji kristal di papan ?

• Catatan : Efek beban kapasitif dari probe mungkin harus dipertimbangkan. Jika tidak, pengukurannya tidak akan akurat, atau bahkan lebih buruk, kristal tidak akan berfungsi sama sekali.

Sunting1 : Saya menggunakan osiloskop dan pengukur frekuensi (dengan probe x10), tapi sayangnya tidak ada yang dipantau sama sekali.

Seperti yang saya lihat, tidak ada jawaban yang diterima. Izinkan saya menawarkan jawaban lain.

Kebanyakan IC modern menggunakan apa yang disebut Pierce Oscillator untuk menghasilkan jam yang stabil menggunakan kristal. Berikut ini konfigurasi rangkaian utama:

Seperti yang dapat dilihat, rangkaian tidak simetris: sisi kanan adalah output dari beberapa driver (biasanya disebut sebagai XO), dan sisi kiri adalah input ke amplifier pembalik (biasanya disebut sebagai XI). Oleh karena itu relatif aman untuk menyelidiki ujung XO (output), asalkan probe memiliki impedansi yang relatif tinggi. Probe pasif 1:10 biasa dengan impedansi input 1M harus melakukan pekerjaan itu. Dalam praktiknya, driver output di penguat sirkuit sengaja dibuat lemah, biasanya tidak lebih dari 1mA kemampuan memuat, untuk mencegah Xtal dari overddriven, tetapi 1mA harus cukup baik untuk menggerakkan probe lingkup 1M.

Kapasitansi ujung probe dapat menggeser frekuensi osilasi oleh 20-50ppm, karena akan mengubah rangkaian tune-up (beban Xtal, seri C1 dalam seri dengan C2). Namun, beban probe pada XO tidak boleh merusak osilasi, kecuali seluruh rangkaian terlalu marginal dan tidak memenuhi kriteria stabilitas (impedansi negatif dari amplifier harus 3-5 kali lebih banyak dari Xtal ESR). Jika probe melakukan ini, anggap tes Xtal gagal.

Seseorang seharusnya tidak pernah mencoba untuk menyelidiki input XI, mungkin hanya dengan probe 100 MOhm, dan hanya untuk rasa ingin tahu. Alasannya bukan pada kapasitansi ujung (2-8-12pF atau apa pun), tetapi dalam menimbulkan pergeseran DC pada pin XI karena impedansi probe terbatas. Oscillator Pierce adalah rangkaian non-linear yang sangat rumit, dan memiliki komponen umpan balik DC yang sangat penting, yang secara efektif menyesuaikan level input DC ke titik amplifikasi maksimum, biasanya sekitar setengah jalan dari ground ke Vcc. Komponen R1 biasanya 1MOhm dan di atasnya, dan osilasi menjadi terpusat pada titik DC yang dipilih sendiri. Melampirkan bahkan probe 10MOhm mengurangi titik ini, amplifikasi turun, dan osilasi mati.

Dan, tentu saja, cara terbaik untuk menguji osilasi adalah tidak menyentuhnya dengan probe, tetapi untuk memiliki buffer internal dengan output ke beberapa pin tes GPIO lainnya.

Saya memiliki masalah debugging yang sama sekali dengan pengendali Atmel ATMEGA328P saya, resonator keramik 8Mhh tampaknya tidak berfungsi. Saya punya osiloskop video dual channel Rigol murah, dan telah mencetak papan kerja yang saya buat sebelumnya dan sinyal 8Mhz yang bagus mudah dilihat, tanpa masalah karena memuat oleh probe. Anda tidak perlu khawatir tentang efek probe pada kristal.

Masalah utama yang saya temukan adalah pengontrol saya yang dimaksudkan untuk mendorong kristal tidak memiliki sekering itu diatur dengan benar untuk menggunakan kristal eksternal. Setelah saya membakar sekering untuk memilih kristal eksternal, resonator menunjukkan tanda-tanda kehidupan!

Jadi sebenarnya ini adalah poin yang bagus untuk memastikan mikrokontroler Anda yang terhubung ke kristal telah diatur untuk menggunakan kristal, jika tidak, tidak ada yang mendorong daya ke dalamnya untuk membuatnya berosilasi. Setelah Anda memastikan hal itu terjadi, Anda kemudian dapat mulai melihat apakah itu PCB atau masalah penelusuran lainnya, masalah pentanahan, kesalahan pin dll.

Komponen eksternal membuat osilator terlihat simetris, tetapi ada penguat pada chip yang sama sekali tidak. Pin osilator yang ada di sisi output akan memiliki impedansi yang lebih rendah dan menempatkan probe lingkup di sana tidak akan mempengaruhi hampir sebanyak menyelidiki pin input.

Jika berosilasi, output akan memiliki amplitudo lebih besar dari input; itu mungkin juga bukan gelombang darah yang sangat baik. Sisi input akan lebih rendah dan harus menjadi gelombang sinus (disaring oleh kristal).

Jika tidak berosilasi, input akan lebih ribut dan seharusnya sekitar setengah dari tegangan suplai. Pin output akan terlihat lebih bersih dan mungkin pada VDD atau ground. Beberapa di antaranya akan berbeda dengan desain chip (dan konfigurasi).

Jika Anda memiliki penerima komunikasi yang sensitif, seperti yang digunakan di radio amatir, mengaitkan kawat di antara input antena penerima, dan ujung lainnya satu inci dari osilator sirkiut, bahkan tanpa menyentuh sirkuit, menyetel penerima di sekitar frekuensi kristal, Anda harus mendengar irama. Dan, temukan frekuensi yang tepat.