助力通关硬件开发基础面专刊<11/30>--第三章 最小系统---晶振的测量、干扰来源及锁相环

3.1.10如何测量晶振

【考点映射】
》》》如何测量晶振？
》》》测量晶振有遇到什么问题吗？
》》》还有其他测量方法吗？
【出现频度】⭐⭐⭐
【难度】★★

测量不正确时波形：

测量正确时的波形：

100M带宽的示波器是可以测量11.0592Mhz晶振，那为什么会出现第一个图的情况呢？
原因在于探头选择了×1档位，例如PVP2150探头在×1档时带宽为35MHz，输入电容为50pF±20pF，因此导致了波形的失真。
如果我们将探头档位调为×10档，此时探头带宽为150MHz，输入电容为10pF±5pF，可以得到第二个图。
下图为PVP2150探头的相关参数

同时为了提高测量信号精确度，可以接地弹簧代替接地鳄鱼夹。

测晶振是否起振，除了用示波器、频率分析仪以外。还可以用万用表进行简单测量。
晶振振荡时，用万用表的直流电压档测它的管脚的电压，一般是零点几伏至二点几伏。晶振的两脚电压差0.03V压差。如果两脚电位差太大，就有可能没有起振。

3.1.11晶振干扰来源

【考点映射】
》》》晶振干扰来源有哪些？
》》》降低晶振干扰的措施？
【出现频度】⭐⭐⭐
【难度】★★
晶振干扰来源：

• (1) 在PCB布线的时候，在晶振下方进行布线，对晶振产生电磁干扰，进而使电路不稳定。
• (2) 焊接时,温度太高或者时间太长，导致晶振性能出现异常
• (3) 晶振的外壳没有接地，外来信号对晶振产生干扰。

改善措施

• (1)晶振下面不要布线，保证完全铺地，其他走线和器件也尽量远离晶振。
• (2)焊接过程中要符合规范，对焊接时间和温度的设定要符合晶振的要求。
• (3)晶振的外壳必须接地，屏蔽晶振的向外辐射，同时屏蔽外来信号对晶振的干扰。

3.1.12锁相环的理解

【考点映射】
》》》锁相环的作用什么？
》》》锁相环的组成、原理？
》》》锁相环是倍频器吗？
【出现频度】⭐⭐
【难度】★★
【参考答案】
为什么需要PLL:
晶体振荡电路的振荡频率虽说可以调整，但仅限于一个很小的范围，10^-5级别的水平。像在手机里面，RF频段区间相隔几十MHz，包含很多信道。假设都使用晶体振荡器，那一个频段就要非常多的晶振，这不现实
所以，晶体振荡器一般作为参考时钟源，为PLL（Phase Lock Loop，锁相环）提供高质量的参考源，然后由PLL输出所需要的时钟。

锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。
鉴相器检测输入信号和输出信号的频率和相位差，并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出，经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制，再通过反馈通路把振荡器输出信号的频率、相位反馈到鉴相器。
锁相环在工作过程中，当输出信号的频率成比例地反映输入信号的频率时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，这样输出电压与输入电压的相位就被锁住了

锁相环是倍频器吗：
PLL输出频率满足fvco = Nfref。但绝不是倍频器，如果是倍频器，N则为倍频因子，但实际上它是分频因子，对fvco进行分额。如果是倍频电路的话，只能输出fref的倍频谐波，即N一定是整数。但实际PLL中N也可以为分数，因此，PLL不可能是倍频器。