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怎么利用示波器测试有源晶振信号?

Demo板上的有源晶振输出信号是25MHz或27MHz的方波。当示波器的测量带宽较低时,方波的很多高频谐波分量会被滤除,此时看起来会比较像正弦波。 根据傅立叶展开公式,方波是由一系列正弦分量叠加而成的,称为各次谐波,且完美的方波只有1、3、5、7... 奇次谐波,无偶次谐波。公式为:

f(t)=sin(w*t)+1/3*sin(3*w*t)+1/5*sin(5*w*t)+⋯

从上式可知,级数越多,越接近方波;级数越少,越接近正弦波。

测量对比

为了更清楚直观地说明这种情况。下面以ZDS2022示波器和泰克DS4054(500MHz带宽)进行测试对比说明,被测信号为ZDS2022示波器Demo板上27MHz的有源晶振信号。

如图11.1、图11.2所示,在探头为X1档(带宽为10MHz),关闭带宽限制的条件下进行测试,由于测试带宽仅为10MHz,滤除大量高频谐波分量,测试的波形比较接近正弦波。而在探头为X10档,关闭带宽限制的条件下进行测试,测到的波形是比较接近方波的,如图11.3、图11.4所示。

图11.1  X1档、关闭带宽限制的ZDS2022测试结果

图11.3  X10档、关闭带宽限制的ZDS2022测试结果

图11.3  X10档、关闭带宽限制的ZDS2022测试结果

图11.4  X10档、关闭带宽限制的DS4054测试结果

注意事项

使用ZDS2022示波器测试晶振信号时,需要特别注意:

(1)由于晶振信号对于电容负载比较敏感,所以在测试晶振输出信号时,需要把探头拨到X10衰减档位,以减小测试引入的负载效应。

(2)晶振信号的输出边沿一般比较陡,即上升时间较短,其实质是晶振信号中包含了较多的高频分量,对于这类信号的测试,应该当作高频信号来对待,选择带宽较大的探头与示波器进行测量,以免失真。

(3)测试中使用探头标配的接地弹簧代替接地鳄鱼夹就近接地,可有效提高信号保 真度。

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