発振回路の評価方法

新人向けマイコン基礎教育の実習項目を検討
しているのですが、

 通常、発振子を接続している端子に直接プローブ
を当てて発振波形を観測することはしませんね。

 どうしても必要なら、低容量プローブかFET
プローブを使う手が無いではありませんが。

 ホビーユースを口実に普通のプローブを当てて
みました。
 
  ①周波数測定のできるマルチメータ
  ②廉価版のオシロスコープ(60MHz帯域の標準
   プローブ使用)

 発振回路の定数は
   水晶発振子: 仕様 9.8304 [MHz]
   コンデンサ: 22 [pF]
   マイコン: 78K0S/KA1+

  ①では、9.82 [MHz]を観測
  ②では、9.828 [MHz]を観測

 それらしき観測結果は得られましたが、専門家
 の方から見たら、とんでもないことをしている
 のかも知れません。

  ご参考までに、証拠写真添付します。
 アドバイス頂けましたら、幸いです。

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Parents
  • ramoth です。

    専門はソフト開発でハードは評価ボートの動作確認で
    見るぐらいですが、場数だけは多いです。

    発振回路は、マイコンに書き込んで単独で動作させても
    うまく動かないときには電源・リセットなどの端子とともに
    最初に確認が必要です。
    そのような場合であれば発振周波数や振幅は厳密な測定
    をするわけではないので、オシロのプローブを当てても
    問題はないと思います。

    発振への影響を小さくするコツとして、できる限り周波数
    帯域が大きいオシロとプローブ(容量成分が小さい)で
    10:1 プローブを使う(これも1:1プローブに比べて回路に
    与える容量成分が小さくなります)のがよいでしょう。

    まあ、正常に発振している状態であれば、オシロのプローブ
    をつないでも発振周波数が微妙にずれることはあっても
    発振が不安定や停止することはないはずです。
    (もし発振がおかしくなるようなら水晶・回路定数が
    不適切な可能性があります。)
    それに、別の信号とショートしたりしない限りCPUや発振子
    が壊れることもないはずです。

    あともう一点、オシロをつなぐ信号はCPUのマニュアル
    の発振子接続端子の等価回路を参照して、インバータの
    出力側になっている端子の波形をとったほうが、発振回路
    への影響が小さくなります。
    (インバータの入力側のコンデンサは周波数微調整のため
    可変コンデンサにすることもあるので、プローブ接続時の
    発振周波数への影響が大きくなります。)





Reply
  • ramoth です。

    専門はソフト開発でハードは評価ボートの動作確認で
    見るぐらいですが、場数だけは多いです。

    発振回路は、マイコンに書き込んで単独で動作させても
    うまく動かないときには電源・リセットなどの端子とともに
    最初に確認が必要です。
    そのような場合であれば発振周波数や振幅は厳密な測定
    をするわけではないので、オシロのプローブを当てても
    問題はないと思います。

    発振への影響を小さくするコツとして、できる限り周波数
    帯域が大きいオシロとプローブ(容量成分が小さい)で
    10:1 プローブを使う(これも1:1プローブに比べて回路に
    与える容量成分が小さくなります)のがよいでしょう。

    まあ、正常に発振している状態であれば、オシロのプローブ
    をつないでも発振周波数が微妙にずれることはあっても
    発振が不安定や停止することはないはずです。
    (もし発振がおかしくなるようなら水晶・回路定数が
    不適切な可能性があります。)
    それに、別の信号とショートしたりしない限りCPUや発振子
    が壊れることもないはずです。

    あともう一点、オシロをつなぐ信号はCPUのマニュアル
    の発振子接続端子の等価回路を参照して、インバータの
    出力側になっている端子の波形をとったほうが、発振回路
    への影響が小さくなります。
    (インバータの入力側のコンデンサは周波数微調整のため
    可変コンデンサにすることもあるので、プローブ接続時の
    発振周波数への影響が大きくなります。)





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