我們用LOTO示波器的多個(gè)型號(hào)，帶寬從20M到100M，分別測(cè)無(wú)源和有源晶振的情況。分別測(cè)試了12M,15M，24M,48M,80M晶振的波形。并分析了為什么我們經(jīng)常測(cè)出晶振波形不是方波？為什么有時(shí)候測(cè)不出來(lái)晶振波形？為什么沒(méi)必要浪費(fèi)示波器帶寬迎合測(cè)晶振的需求？

我們通常會(huì)遇到下面這些晶振：

有源晶振一般是4腳貼片的，無(wú)源晶振一般是兩腳直插的。有源晶振有3.3V和5V的一般，頻率可以做的比較高，無(wú)源晶振不需要電源，但是一般需要接兩個(gè)很小的電容幫助起振。

我們專門(mén)焊接12M,24M,48M,80M頻率的3.3V有源晶振做測(cè)試：

測(cè)晶振波形的時(shí)候，需要使用帶寬高于晶振頻率的示波器。

LOTO示波器各型號(hào)的帶寬列表

我們先從最低頻率開(kāi)始測(cè)---12M的有源晶振。由于我們目前最低帶寬的示波器OSC482系列的帶寬是20M，所以測(cè)12M晶振的話，任何型號(hào)的LOTO示波器都可以進(jìn)行，當(dāng)然帶寬越高越好。

測(cè)晶振波形時(shí)，需要將探頭打到X10檔位，因?yàn)檫@時(shí)可以讓探頭的等效輸入電容最小，讓輸入阻抗最大，減小對(duì)晶振的影響。同時(shí)，我們將電壓檔位調(diào)至0.1V每格。

我們分別看看各種帶寬的LOTO示波器測(cè)12M晶振的情形：

20M帶寬的OSC482測(cè)12M晶振：

35M帶寬的OSCA02測(cè)12M晶振：

60M帶寬的OSCA02E測(cè)12M晶振：

12M晶振在50M帶寬的OSC2002下的波形：

12M晶振在100M帶寬的OSCH02下的波形：

接下來(lái)我們測(cè)48M的有源晶振。那么OSC482和OSCA02就不能測(cè)試了，因?yàn)樗麄兊膸捯呀?jīng)不足以測(cè)48M的波形了，我們使用OSCA02E進(jìn)行測(cè)試：

48M晶振在50M帶寬的OSC2002下的波形：

48M晶振在100M帶寬的OSC2002下的波形：

接下來(lái)我們用100M帶寬的OSCH02測(cè)一下24M無(wú)源晶振的波形：

對(duì)比一下客戶發(fā)來(lái)的和臺(tái)式示波器對(duì)比測(cè)16M晶振的波形：

從上面實(shí)測(cè)的眾多波形里，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，晶振波形有時(shí)候測(cè)出來(lái)是正弦波，有時(shí)候測(cè)出來(lái)是圓頂?shù)恼也?，有時(shí)候測(cè)出來(lái)是接近方波的鐘型波，都不是理想的理論上的方波。規(guī)律是，帶寬和被測(cè)晶振頻率越接近，測(cè)出來(lái)的越近似正弦波；帶寬大于被測(cè)晶振頻率越多，就越接近于方波。

這些波形都不算是錯(cuò)誤，其實(shí)都是正確的，之所以有這樣的現(xiàn)象，根源是帶寬和被測(cè)頻率的關(guān)系問(wèn)題。

如上圖所示，方波其實(shí)可以等效分解為頻率和幅值不同的無(wú)數(shù)個(gè)正弦波疊加而成的。藍(lán)色的是頻率和方波相同的基頻正弦波，綠色為3倍頻率的諧波，橙色為5倍頻率的諧波，還有5次諧波，9次諧波...無(wú)窮個(gè)諧波。

當(dāng)方波被一定帶寬的示波器測(cè)量時(shí)，這個(gè)方波，相當(dāng)于無(wú)數(shù)個(gè)各種諧波的正弦波被測(cè)量，高于示波器帶寬的那些諧波被示波器嚴(yán)重的過(guò)濾掉了基本上，只留下了低于帶寬的一些諧波，所以就出現(xiàn)了剛才我們看到的現(xiàn)象。帶寬離方波頻率越近，就越少的諧波被保留，就越接近正弦波，如果只有基波被保留，那么就是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。我們可以通過(guò)下面的圖看到，保留不同諧波個(gè)數(shù)的方波會(huì)呈現(xiàn)什么樣子。

是不是很熟悉，這些變形的方波基本都在我們實(shí)測(cè)中出現(xiàn)過(guò)。

在測(cè)量晶振的時(shí)候我們還會(huì)遇到一種情況是，無(wú)源晶振經(jīng)常測(cè)不出來(lái)。一般的原因是，示波器探頭接上以后，導(dǎo)致了晶振停振。

無(wú)源晶振一般需要在兩個(gè)引腳處接PF級(jí)的電容幫助振蕩。示波器的探頭是帶有輸入電容的，一般也是PF級(jí)，這就是為什么我們?cè)谝婚_(kāi)始強(qiáng)調(diào)需要用X10檔位來(lái)測(cè)，一方面，X10檔位的探頭帶寬更高，其次，這樣探頭的輸入等效電容更小，接在晶振引腳上時(shí)，相當(dāng)于改變了它的振蕩電容大小。如果這種改變影響足夠大，晶振會(huì)停止振蕩，所以是測(cè)不出來(lái)的。

實(shí)測(cè)視頻鏈接：

https://www.bilibili.com/video/BV1kt4y1X7M1

其實(shí)，在我們的實(shí)際應(yīng)用中，基本上不需要使用示波器去測(cè)晶振的波形。所以我們并不需要購(gòu)買(mǎi)帶寬很高的示波器。想知道晶振有沒(méi)有正常振蕩其實(shí)用萬(wàn)用表測(cè)下電壓就基本能判斷出來(lái)了。比如上面做實(shí)驗(yàn)的3.3v的有源晶振，使用萬(wàn)用表測(cè)下晶振的輸出引腳的直流電壓，大概在1.6v就基本上可以斷定晶振在振蕩了。