Dziwna dodatkowa częstotliwość w kryształowym oscylatorze

Odziedziczyłem obwód od innego projektanta, który wykorzystał kryształ 12,288 MHz jako źródło zegara audio. Niedawno mieliśmy problemy z łańcuchem dostaw i poproszono mnie o zatwierdzenie części zamiennej o identycznych specyfikacjach. W ramach tego porównałem FFT naszej jednostki „złotej próbki” i rozważanego nowego kryształu.

Byłem zaskoczony, gdy zobaczyłem, że FFT obu jednostek wyglądało tak:

Tutaj możesz zobaczyć dwa piki częstotliwości - jeden przy 12,28 MHz (blisko oczekiwanego 12,288 MHz) - a drugi o prawie identycznej amplitudzie przy 12,72 MHz. Wydaje mi się to złą wiadomością - chociaż wyjście audio brzmi dobrze dla mojego ucha.

Czy ktoś wie, jaka jest tego prawdopodobna przyczyna? Biorąc pod uwagę, że jest on wykorzystywany do taktowania procesora DSP (który wykorzystuje go jako źródło zegara audio), czy może to mieć negatywny wpływ na tego rodzaju zachowanie?

Dwie obserwacje:

1. 12,28 i 12,72 są dokładnie symetryczne na około 12,50 MHz.
2. Wyświetlana postać fali wydaje się mieć „uderzenia”

Uderzenia są albo rzeczywiste (zobaczyłbyś uderzenia, gdybyś miał mieszankę dwóch częstotliwości) lub są artefaktem próbkowania. Nie jest konieczne, aby częstotliwość próbkowania była zbyt niska (w sensie kryterium Nyquista) - wystarczy, że zachodzi niemal idealna „faza blokowania” między częstotliwością próbkowania a częstotliwością będącą przedmiotem zainteresowania.

W tym przypadku myślę, że uderzenia są konsekwencją sposobu wyświetlania danych. Napisałem kilka wierszy kodu, aby to zasymulować. Jeśli przyjmiesz, że ekran ma 512 pikseli szerokości i wyświetlasz jedną próbkę na kolumnę pikseli, to dla danej częstotliwości otrzymujesz następujący wykres:

Który jest nie do odróżnienia od dwóch bijących ze sobą częstotliwości. Teraz wiem, że Twój wyświetlacz jest prawdopodobnie węższy, ale być może w oprogramowaniu do wyświetlania pojawiła się pewna spryt - właśnie w celu zmniejszenia aliasingu. Ale „sprytny” nie zawsze jest tym samym, co „właściwy”.

Zgadzam się z Olinem - uruchom stary zakres analogowy ... lub przynajmniej wyświetl mniej cykli na ekranie, aby zobaczyć, co ci to mówi.

To naprawdę wygląda jak artefakt próbkowania na twoim końcu, a nie coś, co robi kryształ. Rozwiń skalę czasową zakresu (mniejszy czas / podział), aż uzyskasz tylko jeden cykl lub dwa na podział. Jeśli jest to problem z aliasingiem próbkowania, artefakt powinien zniknąć.

Alternatywnie, spójrz na sygnał z lunetą Ye Olde Analog.

Jeśli okaże się, że to artefakt próbkowania, wróć i przeczytaj teorię próbkowania, zwracając szczególną uwagę na to, co powiedziała Nyquist. Dowiedz się także o „aliasingu”.

Zasadniczo punktowy próbkowany strumień może zachować częstotliwości do połowy częstotliwości próbkowania. Częstotliwości wyższe niż połowa częstotliwości próbkowania wyglądają jak niższe częstotliwości w sygnale wejściowym. Innymi słowy, po próbkowaniu wszystko wygląda jak częstotliwość od 0 do połowy częstotliwości próbkowania, niezależnie od tego, czy była w tym przedziale, czy nie.

W praktyce dobrze jest mieć zdrowy margines między dwukrotnością najwyższej częstotliwości w sygnale wejściowym a częstotliwością próbkowania.