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。
8 X9 H. e$ j4 }9 T: b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。
8 S0 v$ m1 _$ l4 v, e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。* R" L- I. ?/ w e" m
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图1 晶振输出直流档
* i/ @- D4 k/ N) {/ I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？
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图2 晶振输出交流档: a4 L+ C# y0 ]) Y2 J# 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。- m) c `% a+ P. A% B
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。3 u- H3 f' {8 w' z2 }# G
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！
! p: A& B+ d5 b. X# f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。+ G: }6 w0 ~8 v4 U7 {
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图3 原理图' f2 ]9 G; c s" S, b+ f4 T
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。 M8 |9 r* H4 V5 S- C* B
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图4 正确2MHz时钟
) S3 z# v) Q5 P# A/ V G0 d下面建立仿真文件，再从理论上验证猜测的准确性。
# I: V8 B. l8 f% ` S$ i- g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。; k2 y5 H8 B) K( {7 g
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图5 理论仿真闭环# p2 p' \. U4 ?4 S2 q! n# S
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振铃时域波形的振荡频率为啥不是谐振频率689MHz呢？" r9 T6 N* c- G# w
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