今天跟大家分享一个非常有意思的案例，是用信号与滤波的知识，分析一个晶振输出异常的问题。2 `4 \2 H$ s* }; J1 J" n' ?
起因是，旁边项目组在研发一套128通道的阵列式高密度同步检测系统。方案论证完成后，第一次打板回来发现通讯接口异常，后来定位是晶振输出不对。
3 P: L; M# ]9 X7 f0 t咱们先看下晶振输出的波形，下图就是晶振输出的波形，理论上晶振输出应该是2MHz的方波。但是实际测量发现晶振输出是三角波，而且叠加了一个直流信号。
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图1 晶振输出直流档* \3 d: h O8 k" h; r% q/ ^
把示波器打到交流档，看的会更清晰一些。原本是方波的晶振，为什么现在变成了三角波呢？9 T8 m- r2 d1 }/ p+ d. e9 R
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2 H. x* O# H' N5 N8 s) [! L图2 晶振输出交流档
, q/ ~2 W0 g; K1 \; e7 O( m1 ]2 S咱们仔细看图1和图2，方波为什么变成了三角波，那是因为方波被低通滤波后会变成光滑的三角波，滤的狠一点，就会变成类三角波。
$ X5 t4 c+ r$ E0 H! n因此我猜测，很可能晶振后面有低通滤波电路存在，把方波滤成了三角波。. Y9 u8 w( g6 p/ t0 Q) ^: P8 P
检查了下他们的图纸，在晶振的输出串联了一个0欧姆电阻。我测量了板子上的电阻阻值，竟然是10KΩ！
) k5 G0 {. v1 e9 x: ~那么很可能就是这个10kΩ的电阻和寄生电容构成了一个低通滤波电路，把2MHz的时钟滤成了2MHz的三角波。
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, n% A+ \3 l, A9 u' Q: O; n/ F) Y图3 原理图! m- d ^' z& q. N" v2 V
我把板子上的电阻换成0欧姆电阻后，再次测量时钟波形如下，是非常漂亮的方波。& X+ _$ y9 o8 r9 B' W: ?
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& s* W' a- i: V) L; g图4 正确2MHz时钟, e$ h( J, @: J
下面建立仿真文件，再从理论上验证猜测的准确性。
3 b8 E3 i" u7 z# j2 F; n电阻是10kΩ，假设寄生电容是40pF，那么滤波结果如下图所示，红色是理想的2MHz，蓝色是滤波后的2MHz，蓝色波形与图1的波形非常接近，这证明了我们的猜测是正确的。& C! a: a* ?! w4 q! o" w- A$ i
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图5 理论仿真闭环
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h* ?8 G$ r, a 振铃时域波形的振荡频率为啥不是谐振频率689MHz呢？" @' U4 Q; F; _+ G n9 u9 H
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