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
  • RL78/G13のサブクロックのI/O特性を
    ハンディテスターを使って調べてみました。

    マイコン側のドライブ能力が分かれば、
    水晶のデータシートと見比べて部品選定できそうです。
    でも結果的には、通常発振も超低消費発振もドライブ能力の違いは少ないですね。


    ■条件 VDD=3.3V ボード:QB-R5F100LE-TB 28℃ 45%Rh

    ・通常発振ドライブ能力= 0.33uW
     {AMPHS1\,AMPHS0}={0\,1}で
     XT1=GND印加時のXT2-GND電流は0.45uA\,XT2の電圧は0.73V

    ・低消費発振ドライブ能力= 0.23uW
     {AMPHS1\,AMPHS0}={0\,0}で
     XT1=GND印加時のXT2-GND電流は0.33uA\,XT2の電圧は0.71V

    ・超低消費発振ドライブ能力= 0.15uW
     {AMPHS1\,AMPHS0}={1\,0}で
     XT1=GND印加時のXT2-GND電流は0.22uA\,XT2の電圧は0.68V


    ・チップ内蔵XT2-XT1帰還抵抗= 37MΩ
     XT1-GND間の電流値は0.02uA、この時XT2の
     電圧は0.73Vだったので、0.73V/0.02uA=37MΩ
     テスターだとさすがにサブuA以下は計れないので、
     暖まるまで何十分も掛かる高級?な電流計を持ち出してきました
     でも、ほとんどノイズレベルで、ちょっとの測定誤差で
     フィードバック抵抗の計算も大きく変わるので目安ですね。


    ということで、オシロで見たときXT1の振幅の中間点が電源の1/2ではなかった原因は、
    XT1にオシロのプローブをつなぐと1MΩのプルダウン抵抗に見えるので、XT1のブリーダ抵抗的にチップ内蔵フィードバック抵抗37MΩとの分圧になり、振幅の中間点が0V付近まで下がってしまうことが分かりました。

    XT1を見たつもりの、この波形は嘘ということですね。(すっきり!)

    t9kzptkZXhWPx1Oc_A0461.gif

Reply
  • RL78/G13のサブクロックのI/O特性を
    ハンディテスターを使って調べてみました。

    マイコン側のドライブ能力が分かれば、
    水晶のデータシートと見比べて部品選定できそうです。
    でも結果的には、通常発振も超低消費発振もドライブ能力の違いは少ないですね。


    ■条件 VDD=3.3V ボード:QB-R5F100LE-TB 28℃ 45%Rh

    ・通常発振ドライブ能力= 0.33uW
     {AMPHS1\,AMPHS0}={0\,1}で
     XT1=GND印加時のXT2-GND電流は0.45uA\,XT2の電圧は0.73V

    ・低消費発振ドライブ能力= 0.23uW
     {AMPHS1\,AMPHS0}={0\,0}で
     XT1=GND印加時のXT2-GND電流は0.33uA\,XT2の電圧は0.71V

    ・超低消費発振ドライブ能力= 0.15uW
     {AMPHS1\,AMPHS0}={1\,0}で
     XT1=GND印加時のXT2-GND電流は0.22uA\,XT2の電圧は0.68V


    ・チップ内蔵XT2-XT1帰還抵抗= 37MΩ
     XT1-GND間の電流値は0.02uA、この時XT2の
     電圧は0.73Vだったので、0.73V/0.02uA=37MΩ
     テスターだとさすがにサブuA以下は計れないので、
     暖まるまで何十分も掛かる高級?な電流計を持ち出してきました
     でも、ほとんどノイズレベルで、ちょっとの測定誤差で
     フィードバック抵抗の計算も大きく変わるので目安ですね。


    ということで、オシロで見たときXT1の振幅の中間点が電源の1/2ではなかった原因は、
    XT1にオシロのプローブをつなぐと1MΩのプルダウン抵抗に見えるので、XT1のブリーダ抵抗的にチップ内蔵フィードバック抵抗37MΩとの分圧になり、振幅の中間点が0V付近まで下がってしまうことが分かりました。

    XT1を見たつもりの、この波形は嘘ということですね。(すっきり!)

    t9kzptkZXhWPx1Oc_A0461.gif

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