石英晶体振荡器测试相关常见问题答案

晶振频率元件在每个电子产品系统提供着各种功能支持,别看晶振小小的个头,但体内却蕴藏着大大的能量.但是晶振工作时间久了,身体也是会累垮的,这时候晶振的体检工作就非常重要了.该篇文章让康比电子晶振厂家提供了与晶体振荡器测试相关的一些常见问题的答案.

1.静电敏感器件的处理

晶体振荡器是静电敏感器件.必须避免用手指直接接触端子.根据IEC61340-5-1和EN100015-1中建立的ESD处理规则进行适当处理是强制性的,以避免因静电损坏内部电路而导致振荡器性能下降.如果没有另外说明,根据IEC61000-4-2,我们的石英晶体振荡器满足人体模型(HBM)的要求

2.处理

在搬运以及手动和自动装配过程中,必须避免过度的机械冲击.如果振荡器意外跌落或受到强烈冲击,应验证电气功能是否仍在规范范围内.

3.电源

为避免电位失控,晶体振荡器只有在所有端子正确连接后才能通电.必须避免”热插拔”到已经连接到电源的夹具中.

极性错误或电源电压过高会导致振荡器永久损坏.

强烈建议在有源晶振的DC电源输入(VCC)端子和接地(GND)端子之间添加一个或两个接线最短的阻塞电容器.典型值为10nF(X7R)和100pF(C0G).F范围内的额外大容量电容器可以插入板上的任何地方.良好的工程实践是在(多层)印刷电路板上使用接地和电源电压平面.

如果振荡器输出信号的低相位噪声是一个问题,在选择低噪声,低杂散电源时必须特别小心.对于参考测量,强烈建议使用电池操作.

4.射频输出

RF输出必须在指定负载下终止,如下所示.

具有50Ω端接的正弦波输出

50Ω终端应该直接连接在RF输出端,或者连接在50Ω同轴电缆的末端.

如果需要多个连接(如示波器或功率计和频率计),应使用50Ω功率分配器或耦合器.为了精确的幅度测量,必须确保测试仪器的输入阻抗精确地为50Ω,VSWR在规定的限度内.对于一些示波器和频率计数器来说,情况不一定如此.在这种情况下,应在仪器输入端插入10dB衰减器.

单方波(逻辑)输出

一、TTL输出

CL=每个门5pF(扇出).它包括探针或示波器的输入电容

㈡.CMOS和LVCMOS输出

CL=15pF或50pF,取决于规格.它包括探针或示波器的输入电容

两个互补方波输出

一,PECL产量

㈡.LVDS输出晶振

注:

由于两个原因,未以标称阻抗(通常为50?)端接的同轴电缆将导致输出信号失真和降级阻抗失配会产生反射,导致波形失真.对方波逻辑输出信号的影响尤其显著.非终端同轴电缆显示输入阻抗约为每米100pF(与四分之一波长相比,只要电缆长度较小).该电容与所连接设备(例如测试仪器)的输入电容相关联,产生电容性过载情况,使输出电压失真和退化.

5.电子频率控制

为电子频率控制(EFC)提供装置的石英晶体振荡器必须正确连接,以确保在额定频率下在规定公差范围内工作.无论如何,应该避免让EFC(VC)输入保持浮动.

外部控制电压

如果EFC输入由外部DC控制电压供电,必须小心,通过在VC和振荡器接地(GND)端子之间直接施加控制电压,避免了DC电源电流的接地回路.注:

来自EFC电源的噪声可能会降低RF信号的相位噪声和抖动性能.因此,电池或超低噪声DC电源对于精确的相位噪声和抖动测量是必要的.

外部电位计

如果外部电位计用于频率控制,则其电阻应比EFC(VC)输入的输入阻抗低至少5倍.

某些振荡器(温度补偿晶振和OCXO)提供单独的参考电压输出(VREF)端子,用于提供频率控制电位计.该参考电压具有低噪声,并且其温度稳定性在制造期间的温度补偿过程中被考虑在内.连接方案如下所示.

电位计RC的电阻值必须选择为不超过VREF输出的最大允许电流消耗(通常<1mA).强烈建议在VC输入端进行额外过滤.

6.温度频率稳定性试验

重要定义工作温度范围:

振荡器保持规范的温度范围.工作温度范围:

振荡器仍将工作的温度范围,但可能会超过某些参数.

频率-温度稳定性:

在标称电源和负载条件下,振荡器频率在工作温度范围内的最大偏差,不含参考,其他条件不变.

振荡器频率的最大偏差是指额定电源和负载条件下,其他条件不变时,工作温度范围内的额定频率.

注:对于SPXO和VCXO,有时参考温度fref(25°C)下的频率被用作参考,而不是fnom.

测试程序:

未通电的振荡器应放置在温度室内,并连接到指定的负载.对于VCXO振荡器,VC-TCXO和VC-OCXO,应根据规范设置频率控制电压VC.必须确保VC在温度测试期间保持恒定.然后施加规定的电源电压.

石英晶体振荡器应经受2m/s至3m/s的中等空气循环.这对于测量OCXO特别重要.如果在静止空气中测量,如果腔室温度接近工作温度范围的上限,内部烘箱的温度控制可能不再正常工作.PXO和VCXO的温度斜坡应小于5K/min,OCXO和热质量较高的装置的温度斜坡应小于1K/min.应允许反应室在适当的浸泡时间内稳定在规定的温度.达到热平衡后,输出频率(和振幅)的测量应具有足够的精度和分辨率.