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2011-8-30 10:30
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一个小小的晶体振荡器,在系统中,往往是很不起眼的器件。但这个器件的品质和稳定性,会决定整个系统的指标和特性。因此,无论是最为晶体振荡器研发和品质管理的工程师,还是为系统选择振荡器的工程师,都必须关心它的各项关键指标,如频率和频率偏差、温度稳定性、老化率、抖动,甚至还有相位噪声等等。 在这片文章中,我们将关注如何利用高品质、多功能的频率计数器,来全面测量晶体振荡器的关键指标和稳定性 关键指标的测量 除当前频率外,晶体振荡器的关键指标还包括了频率的平均值、最大值、最小值、标准偏差和艾伦偏差等等。目前市场上有些新出的频率计数器具备了内置的算法功能,这些测量和运算结果都能直接显示在屏幕上。如下图所示。这是一个10MHz的信号的测量。我们启用了AC耦合,连续705次的测量,100ms 的闸门时间,得到了我们所需要的测量结果。 艾伦偏差是作为晶体振荡器的一个非常重要的指标。准确获得艾伦偏差的值,需要频率计数器具备无间隙频率连续测量的能力, 也就是说,这是一种无“死区”的频率连续测量能力。具备这一能力的频率计数器市场很少见。安捷伦的53230A则是其中之一。 在研发过程中,有些更高要求的晶体振荡器可能需要测量更多的指标,如频率特性、相位噪声等,这就需要利用其它的仪器了。 频率变化的测量: 在测量了以上这些参数之后,我们就需要观察频率的漂移情况, 如频率随时间、温度或其他参数的变化过程。实现这种测试的方法有两种,一种是利用计算机对频率计数器进行编程,将计数器的读数传入计算机,再进行处理。 这种方法比较麻烦,但适用于一些老式的频率计数器,如安捷伦的53130 系列。但在最新的频率计数器上,这个测试就变得非常简单,只需要启动趋势图的显示功能就可以了。如下图所示。我们利用53230A频率计数器进行频率的连续监测,屏幕上就可以显示其变化趋势。由于53230具有1M点的存储器,如果我们每10秒钟测试一次频率,我们可以连续监测几个月! 噪声信号分布的测量: 噪声信号直接影响输出频率的准确度。直方图则可以直接显示噪声信号的分布。如果噪声呈如您预期的高斯分布,而且在设计的范围之内,说明产品工作是正常的。但如果在某一频率出现高百分比的测量结果,说明存在对信号的非预期调制效应,您需要跟踪寻找这一调制源。如下图所示,这里利用安捷伦的53230A获得的10MHz晶振频率分布的直方图。 如果计数器不具备图形功能,要找到潜在问题,就必须为采集大量数据配置测试,把数据返回计算机,对数据进行分析。而现在所有这些能力都已内置在计数器中,您能在工作台上用新的计数器更快洞察设计的产品指标。 同样,我们也可以用这些方法精确测量和表征其它产品的频率特性,如时钟、雷达、无线通信、陶瓷振荡器等等 安捷伦在优酷网上的视频中心已经开通, 其中包含了10多个频率计数器使用的提示。您可以随时登陆 http://u.youku.com/user_show/uid_Agilentchina 随时观看