无源晶振的频率该如何测量

　　3.选择合适的测量点

　　既然晶体两端非常敏感，不便于接上探头测量，那可以换一种思路，在其他地方测量该信号。

　　某些时钟芯片带clock out功能，此功能是buffer晶体的信号，其管脚的输出是有很强大的驱动能力的，因此可以直接使用探头测量。

　　晶体发出的时钟输入到处理器中，可以使用计时器对此信号作分频处理，然后将分频后的信号输出到管脚。这样我们只需测量分频后的信号，即可计算出原有时钟的频率。

　　这种间接测试的方法，只能测试晶体的频率，不能测量晶体输出信号的幅度。若能在设备的工况范围都测试其频率的准确性，那晶体电路的工作就是OK的。

图 3 使用芯片的缓冲功能、计数器功能来测量

　　若信号驱动能力很强，可以考虑非接触的测试方案：近场探头。近场探头配合频谱仪，或示波器的FFT分析功能，即可测得峰值电压处的频率。由于为非接触方案，不存在探头的负载效应，不过需注意此时频谱仪、FFT分析的频率分辨率，这会影响测量结果的步进、精度。

　　4.Tip：如何测量频率

　　在捕捉到晶体的输出信号后，该如何测量其频率呢?在我司的ZDS系列示波器中，可以选择硬件频率计、频率参数测量、上升沿参数测量等方法。

　　硬件频率计在实现时，有测周期与测脉冲数的算法。这两种不同的测试方法，是会因应输入信号的频率大小而选择的，以期待测量值更准确。当信号频率小时，会选用测周期的方法，把信号的周期测好了，周期的倒数就是频率，此方法误差源在于测周期的计时时钟的频率;当信号频率大时，会选用测脉冲数的方法，在标准时间内测出信号上升沿的个数，此方法的误差是标准时间内的选定问题。

　　在参数测量的时间参数中，有“频率”这测试项。此测试项是求得两上升沿之间的时间差，再求倒数得到频率。此测试项的误差在于上升沿的判定与周期计时频率，受限于当前采样点的采样率。

　　在参数测量的统计参数中，有“上升沿计数”的方法，其原理是测量上升沿的个数。在测试中，可以将测量范围选择光标区域，而光标范围设为200ms，这样测得的上升沿乘以5，即为信号频率。

图 4 频率、上升沿计数测量界面图

　　选用信号发生器输出不同频率的信号，使用上述三种方法测得频率如表 1所示。

表 1 不同测量方法测出的频率对比表

　　可见三者测量结果差异不大，硬件频率计的分辨率更高，而参数测量中有效位数只有5位。此信号发生器输出频率的准确度为±1ppm，示波器内部晶振的频率准确度为±2ppm，在上述的24MHz硬件频率计中，测量的准确度为80Hz/24MHz=3.33ppm，基本在仪器的测量精度内。参数测量值在某些情况下显得更接近真实值，这是因为其有效位数不够而四舍五入的原因，准确度更高的还是硬件频率计。

　　5.小结

　　本文就对负载敏感的无源晶振信号的测量做了简约的分析，阐述了探头的接入对电路负载效应的影响，这种影响同样也适用于输出阻抗很大的电路。