由系统级芯片外置实时时钟晶体信号测量引发的思考

2015-05-13 12:50:05 来源:ednchina

关键字：系统级芯片 时钟晶体 信号测量

从事示波器技术支持工作的朋友可能会发现，技术支持工作遇到的问题一半是触发问题，很多工程师不能用好触发，从而无法定位一些问题; 还有一半是探头问题。探头使用不当的问题比比皆是，或者是探头坏了但自己没有意识到。

本文是由探头引起的思考，这个故事很典型，很有趣。探头种类繁多，到底测量什么样的信号要用什么的探头，作者没有直接回答这个问题，但在他讲述的故事中谈到了探头的几个关键参数及其对测量的影响。

任何事情知其所以然，然后豁然开朗。作者探究问题本质的精神令人肃然起敬。

1 引言

实时时钟，通常由内置的RC振荡器或者外置的实时时钟晶体(RTC)来实现，目前已经被广泛地应用在当前的电子产品中。

关于实时时钟晶体信号测量的话题，绝大多数电子工程师也许并不陌生，但是有多少人“认真”地测量过这个不起眼的信号呢？当然“认真”的含义不包含随便找个示波器用探头点一下，看到屏幕上有个类似正弦波的东西，再量下频率是32KHz左右就算结束了。

如果大家对这个话题有些兴趣，那就听我讲讲在工作中实际发生的故事。它起源于在某款设计上发现的一个问题，经初步排查怀疑跟实时时钟有关系。因此，我们在分析调试过程中实时监测外部晶体信号输出管脚的状态，正所谓不测不知道一测吓一跳，发现测试这样一个信号居然遇到很多令人纠结的问题。

在这里要先行感谢罗德与施瓦茨公司的ScopeArt先生为测量提供的示波器支持，谨以此文作为回报！

2 问题定位过程

2.1 电路介绍

为介绍方便，首先介绍一下实时时钟晶体的示意图和规格表。图1是常见的的实时时钟晶体示意图。

图1 实时时钟晶体示意图

常见32.768KHz晶体的规格见表1：

表1 32.768KHz晶体的规格规格表

2.2 测量过程

开始准备测量，手头可用的探头信息如表2所示。

表2 探头信息

使用探头1测量图1所示的“输入管脚”，发现在示波器的屏幕中没有显示时钟波形，只显示了直流偏置。初步怀疑是探头的输入电容过大引起的，于是找来探头2（输入电容只有零点几皮法），但是测量结果并没有改变，还是看不到信号。这下稍感意外，于是仔细观察了整个测量过程，发现当探头刚接上晶体管脚时，在示波器屏幕上实际是有时钟信号的，然后信号波形慢慢衰减，直至消失（如图2所示）。该现象说明晶体在探头接上管脚后，慢慢地停振。