3.頻率測試準(zhǔn)確性的實(shí)際驗(yàn)證

3.1測量儀器設(shè)置

現(xiàn)在以信號(hào)發(fā)生器的輸出作為參考基準(zhǔn)，輸出頻率設(shè)置為24MHz，測量并計(jì)算各儀器測試的頻偏，判斷準(zhǔn)確性。

如下圖所示，信號(hào)源的CHA作為輸出，同軸線纜連接到示波器的CH2，兩者阻抗都設(shè)置為50ohm，保證特性阻抗連續(xù)，然后使用近場探頭檢測輻射能量。

在進(jìn)行頻率計(jì)相關(guān)測試時(shí)，將上圖連接到示波器的同軸線纜一端連接到頻率計(jì)輸入端口即可；

測試結(jié)果：

分析：

（1）頻率計(jì)和頻譜分析儀的測試結(jié)果都非常接近信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率

（2）示波器測量頻率的致命性缺陷是函數(shù)測量值的位數(shù)不不足，而且數(shù)值的波動(dòng)范圍很大，可以判斷不適合精確測試，它的作用應(yīng)該體現(xiàn)在觀察波形特征。

圖1

圖2

3.2產(chǎn)品主板上的24MHz晶體電路頻率實(shí)測

頻譜分析儀測試環(huán)境，近場探頭靠近晶體封裝外殼。在使用示波器和頻率計(jì)時(shí)，配合電容為3.9pF的無源電壓探頭，點(diǎn)觸晶體引腳測試。

測試結(jié)果：

分析：

（1）頻率計(jì)和頻譜分析儀的測試結(jié)果對(duì)比，前者數(shù)值小了5ppm左右，從趨勢(shì)上分析符合理論計(jì)算，因?yàn)轭l率計(jì)探頭電容的附加，必然會(huì)使晶體電路頻率減小。

（2）示波器的測試結(jié)果仍然波動(dòng)很大，可以判斷不適合精確測試。

3.3驗(yàn)證無源電壓探頭的電容分別為10pF、3.9pF兩種條件下，探頭對(duì)晶體頻偏的影響

測試結(jié)果：

分析：

理論計(jì)算電容越大，測試到的頻率越小，而實(shí)際測試結(jié)果10pF探頭也比3.9pF探頭的測試結(jié)果小6ppm左右，所以可以評(píng)估探頭上的這幾個(gè)pF的差別，對(duì)頻偏的影響還是很顯著的。

4總結(jié)

（1）如果是進(jìn)行晶體振蕩電路的頻率測試，頻譜分析儀最合適，其次是使用頻率計(jì)配合電容較小的無源電壓探頭來測試，而示波器只能大致觀察頻率值，并不適合精確測量。

（2）如果根據(jù)實(shí)際情況判斷接觸式探頭的寄生電容對(duì)電路工作狀態(tài)影響不大，例如測量某個(gè)芯片輸出的時(shí)鐘頻率，這時(shí)候頻率計(jì)應(yīng)該是優(yōu)選的。首先因?yàn)轭l率計(jì)不但能夠準(zhǔn)確測量到頻率值，而且可以得到頻率波動(dòng)的峰-峰值走勢(shì)，還可以測量到信號(hào)電平值，也就是說一次測量獲得的信息量更大；而頻譜分析儀只能抓到頻率值，除非是在EMI摸底測試的時(shí)候，否則輻射功率值我們通常并不關(guān)心。其次因?yàn)轭l譜分析儀配合近場探頭來捕獲輻射能量的能力有限，待測時(shí)鐘信號(hào)的能量可能會(huì)被附近其他更強(qiáng)的輻射源淹沒，導(dǎo)致無法獲得時(shí)鐘頻率對(duì)應(yīng)的功率峰值，也就無法測量到時(shí)鐘頻率。

（3）要注意到示波器的作用并不在于精確測量信號(hào)幅度或者頻率，它的優(yōu)勢(shì)是來抓取波形，判斷時(shí)鐘電路是否工作在正常的狀態(tài)。例如當(dāng)測試到晶體振蕩電路的波形不是正弦波，而接近方波時(shí)，則判斷可能是驅(qū)動(dòng)功率過大，進(jìn)一步計(jì)算功率數(shù)值后如果確認(rèn)，就需要調(diào)整電路參數(shù)，避免損壞晶體。