¿Cómo probar un resonador de cristal en la placa?

Como veo, ninguna respuesta fue aceptada. Déjame ofrecerte otra respuesta.

La mayoría de los circuitos integrados modernos utilizan el denominado Pierce Oscillator para generar relojes estables utilizando cristales. Aquí está la configuración del circuito principal:

Como se puede ver, el circuito no es simétrico: el lado derecho sale de algún controlador (generalmente designado como XO), y el lado izquierdo ingresa a un amplificador inversor (generalmente designado como XI). Por lo tanto, es relativamente seguro probar el extremo XO (salida), siempre que la sonda tenga una impedancia relativamente alta. Una sonda pasiva habitual de 1:10 con impedancia de entrada de 1M debería hacer el trabajo. En la práctica, el controlador de salida en el amplificador de circuito se hace intencionalmente débil, por lo general no más de 1 mA de capacidad de carga, para evitar que Xtal se sobrecargue, pero 1 mA debe ser lo suficientemente bueno como para conducir una sonda de alcance 1M.

La capacitancia de la punta de la sonda puede cambiar la frecuencia de oscilación en 20-50 ppm, ya que cambiará el ajuste del circuito (carga Xtal, C1 en serie con C2). Sin embargo, la carga de la sonda en XO no debe interrumpir las oscilaciones, a menos que todo el circuito sea demasiado marginal y no cumpla con los criterios de estabilidad (la impedancia negativa del amplificador debe ser 3-5 veces más que la ESR de Xtal). Si la sonda hace esto, considere la prueba Xtal como fallida.

Uno nunca debe intentar probar la entrada XI, quizás solo con una sonda de 100 MOhm, y solo por curiosidad. La razón no está en la capacitancia de la punta (2-8-12pF o wahtever), sino en infligir un desplazamiento de CC en el pin XI debido a la impedancia de la sonda finita. El oscilador Pierce es un circuito no lineal muy delicado, y tiene un componente de realimentación de CC muy importante R1, que ajusta de manera efectiva el nivel de entrada de CC al punto de amplificación máxima, por lo general, aproximadamente a la mitad de la distancia del suelo a Vcc. El componente R1 suele ser de 1 Mhm y superior, y las oscilaciones se centran en el punto de CC seleccionado automáticamente. Incluyendo incluso una sonda de 10 Mhm, este punto baja, la amplificación cae y las oscilaciones mueren.

Y, por supuesto, la mejor manera de probar las oscilaciones no es tocarlas con sondas, sino tener un búfer interno con salida a algún otro pin de prueba de GPIO.

Tuve un problema de depuración similar una vez que con mis controladores Atmel ATMEGA328P, los resonadores cerámicos de 8Mhz aparentemente no funcionaban. Tenía un osciloscopio Rigol de doble canal, tenía un campo de trabajo que hice anteriormente y la buena señal de 8 MHz fue fácilmente visible, sin problemas debido a la carga de las sondas. No debes preocuparte por el efecto de la sonda en el cristal.

El problema principal que encontré fue que mi controlador que estaba destinado a conducir el cristal no tenía sus fusibles configurados correctamente para usar el cristal externo. Una vez que había quemado los fusibles para seleccionar el cristal externo, ¡los resonadores mostraban signos de vida!

Entonces, en realidad es un buen punto para asegurarte de que tu microcontrolador que está conectado al cristal se haya configurado para usar el cristal, de lo contrario no hay nada que lleve energía para hacer que oscile. Una vez que se haya asegurado de que ese es el caso, puede comenzar a ver si se trata de problemas de PCB u otros problemas de rastreo, problemas de conexión a tierra, clavijas incorrectas, etc.

Los componentes externos hacen que el oscilador parezca simétrico, pero hay un amplificador en el chip que no es nada. El pin del oscilador que está en el lado de salida tendrá una impedancia más baja y al colocar la sonda de alcance allí no se afectará tanto como el sondeo del pin de entrada.

Si está oscilando, la salida tendrá una amplitud mayor que la entrada; También puede no ser una muy buena onda sinusoidal. El lado de entrada será más bajo y debería ser una onda sinusoidal (después de haber sido filtrado por el cristal).

Si no está oscilando, la entrada será más ruidosa y debería ser aproximadamente la mitad de la tensión de alimentación. El pin de salida tendrá un aspecto más limpio y puede estar en VDD o en tierra. Algo de esto variará con el diseño del chip (y la configuración).

Si tiene un receptor de comunicaciones sensible, como los que se usan en la radioafición, enganche un cable entre la entrada de la antena del receptor y el otro extremo a una pulgada del circuito del oscilador, sin siquiera tocar el circuito, sintonice el receptor alrededor del Frecuencia de cristal, deberías escuchar un latido. Y, punto en la frecuencia exacta.