Перейти к содержанию

Почему кварц перестаёт генерировать, когда к нему подключаешь щуп осциллографа?

Обновлено Редакция GAW

Генератор на кварце — это усилитель в микроконтроллере, кварц и два конденсатора по бокам. Кварц настроен на определённую нагрузочную ёмкость, а усилитель имеет конечный запас усиления. Любая лишняя ёмкость на выводах сдвигает и то и другое.

Насколько щуп меняет нагрузку

Нагрузочная ёмкость по ST AN2867 считается как последовательное соединение двух конденсаторов плюс паразитная ёмкость:

CL=CL1CL2CL1+CL2+CsC_L = \frac{C_{L1} C_{L2}}{C_{L1} + C_{L2}} + C_s
ПодключениеCL2CL при CL1 = 18 пФ, Cs = 5 пФ
Без щупа18 пФ14,0 пФ
Щуп 10X, +13 пФ31 пФ16,4 пФ
Щуп 1X, +100 пФ118 пФ20,6 пФ

Наш расчёт по формуле AN2867 и ёмкостям щупов Tektronix. Кварцу на 14 пФ щуп 10X добавляет почти 2,5 пФ, а щуп 1X — больше 6 пФ: частота уходит, а слабый генератор глохнет. Microchip в AN2648 прямо предупреждает, что касания щупом 10X или пальцем хватает, чтобы запустить или остановить генерацию.

Как проверить правильно

  1. Выведите тактовый сигнал на обычный вывод — у AVR через фьюз CKOUT, как разобрано в ответе «Как проверить, что тактовый генератор AVR работает»; у STM32 — выход MCO.
  2. Смотрите этот вывод щупом 10X: он буферизован и не нагружает кварц.
  3. Если генерация нестабильна, проверьте конденсаторы по нагрузочной ёмкости — расчёт в калькуляторе конденсаторов кварца — и схему в статье «Кварцевый генератор».

Похожие вопросы

Как всё-таки увидеть сигнал кварца?

Выведите тактовую частоту на обычный вывод: у STM32 это выход MCO, у AVR — фьюз CKOUT. Буферизованный выход щуп не нагружает, и по нему видно, работает ли генератор и какая у него частота.

Можно ли подключить щуп к выходу генератора, а не ко входу?

Вывод выхода (OSC_OUT, XTAL2) нагружается так же — это вторая половина той же цепи, и её ёмкость входит в формулу нагрузочной ёмкости. Безопаснее, чем ко входу, но частоту и запас усиления это всё равно меняет.

Генератор работает только пока держишь щуп — что это значит?

Что генератор на грани и запускается от лишней ёмкости или наводки, — это так же плохо, как и срыв. Проверьте конденсаторы кварца по его нагрузочной ёмкости и запас усиления генератора; калькулятор подбирает конденсаторы по параметрам кварца.

Источники

  1. Microchip. AN2648 Selecting and Testing 32.768 kHz Crystal Oscillators for AVR Microcontrollers, DS00002648D (05/2022) — разд. 3: емкостная нагрузка сильно влияет на генератор, кварц нельзя измерять напрямую без специальной аппаратуры; обычный щуп 10X нагружает на 10–15 пФ; касания пальцем или щупом 10X хватает, чтобы запустить или остановить генерацию или исказить результат; тактовый сигнал выводят программой на обычный вывод с буфером — его можно смотреть щупом 10X
  2. STMicroelectronics. AN2867 Guidelines for oscillator design on STM8AF/AL/S and STM32 MCUs/MPUs, Rev 24 (February 2026) — разд. 3.3: нагрузочная ёмкость CL = CL1·CL2/(CL1 + CL2) + Cs, где Cs — паразитная ёмкость выводов и платы; частота точна, только если схема даёт кварцу ту ёмкость, на которую он настроен
  3. Tektronix. ABCs of Probes, Primer, 60W-6053-15 (03/2021) — табл. 1.1: P6101B 1X — 1 МОм, 100 пФ; P6109B 10X — 10 МОм, 13 пФ; P6139A 10X — 10 МОм, 8 пФ

Нашли ошибку?

Смотрите также