怎么判断电路板中的时钟信号是正常的呢?
山羊硬件Time 2025-05-28
大家好,我是山羊君Goat。时钟就类似于单片机最小系统中的心脏了,是一个单片机最小系统中一个必不可少的成分,可以产生特定频率的时钟信号,其作为时间参考值来保证数据的正常传输。通常会有分为内部时钟和外部时钟,内部时钟就是芯片中自己内部集成的时钟(有些芯片内部是自带了的),外部时钟就是外接的晶振了。并且不管是高速电路还是低速电路,如果整个电路系统中没有时钟的话,整个硬件程序就没法正常运行。

当然时钟信号不仅仅包括 CPUMCU等内部的时钟及晶振的时钟,还包括一些信号协议的 CK信号,比如说 SPIIIC等信号协议的时钟也属于工程师需要注意到的时钟信号。

那怎么判断电路中的时钟信号是不是正常的呢?在看时钟信号的质量时,会重点关注哪些内容呢?

  • 实际频率


这个就是时钟最最基本的要求了,如果时钟频率都不对,那后面的系统也都不用设计啥了

  • 电压最大值最小值


通过示波器记录时钟的波形,观察整个波形端的电压最大值最小值是否满足器件手册的要求,有没有超标。


  • 高电平与低电平电压范围


也就是波形的上下电压范围需要满足电平标准


  • 上升沿下降沿是否单调及时间


时钟信号对于单调性要求还是比较严格的,因为如果波形不单调如产生振荡回勾等,就可能导致时钟采样错误,导致整体的系统运行出现问题。对于上升时间与下降时间,具体的需要参考规格书给出的标准,时间是需要满足它的要求的,不然就出现了边沿过缓的问题。

对于上升时间下降时间,示波器的光标卡值一般选取 10%90%的位置,时间会比较精确。

  • 是否有漏电压


这个对于很多电源、信号都是基本要求,一般标准漏电压小于 0.2V

当然为了便于长时间观察晶振信号的稳定性,也可以使用示波器的余晖模式来长时间抓取时钟信号的波形,从而判断时钟信号的包括频率,占空比,频偏,上升时间,下降时间等等的是否稳定。

还有一些极端情况,比如说某些电路板可能会工作在高温环境下或者本身功耗过大散热能力不强,导致在高温条件下工作,这个时候晶振可能会因为高温而发生一些性能变化,或者时钟信号异常,这些需要在设计阶段中考虑到,有条件的可以在设计验证过程阶段也进行验证下。


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