晶振测试仪按晶振的种类可以分为有源晶振测试仪和无源晶振测试仪,有源晶振用普通的频率计即可测试,这里主要介绍无源晶振测试仪。
目前市面上的无源晶振测试仪从原理上分,一共有三种:①基于频率计原理的晶振测试仪;②基于阻抗计原理的晶振测试仪;③基于网络分析仪原理的晶振测试仪。下面分别介绍这三种晶振测试仪的优缺点。
首先介绍如何区分这三种晶振测试仪,从测试参数上即可区分出来,基于频率计原理的晶振测试仪只能测频率;基于阻抗计原理的晶振测试仪能测频率和阻抗,但这两项参数需要分开测试;基于网络分析仪的晶振测试仪能测晶振所有参数,除了频率和阻抗外还有晶振的静电容,动态电容,动态电感,Q值,频率牵引力等等,并且只需要测试一次即可测出所有结果,测试自动化程度高。
①基于频率计原理的晶振测试仪:这种晶振测试仪只能测试晶振频率,若测试串联谐振频率,不需要配负载电容;若测试负载谐振频率,需要配负载电容,一般是配一个可调电容。代表有JT-100A,CX-117,CX-118,SP-100B。其优点是电路简单,如果有频率计的话可以自行做匹配电路来制作。缺点比较多,其一,只能测频率,无源晶振其他的任何参数都无法测试(负载电容,等效电阻,等效电参数,静电容,频率牵引力等);其二,测负载谐振频率时需要配可调电容,受杂散电容不确定的影响,复现性比较差,很难配置准确的负载电容;其三,所配负载电容无法覆盖全范围,部分小负载的晶体无法测试;其四,串联谐振频率和负载谐振频率需要不同的电路,无法一次测试,效率低。
②基于阻抗计原理的晶振测试仪:这种类型的晶振测试仪可以测试晶振频率和阻抗,作为晶体是否合格的判断。代表有CZ-150P,CZ-327.优点是除了频率还能测试等效电阻。缺点也比较明显,其一,操作复杂,无法一次测出电阻和频率,每个晶振需要测2次,并且需要手动调谐振点,测试速度慢;其二,不同频段的晶振需要不同的主机,如需覆盖常规的32.768KHz-100MHz需要三台主机和一台频率计才能测出PPM值和阻抗值;其三,与基于频率计式的晶振测试仪一样,实际机器内部配的是可调电容,实体电容的复现性差和覆盖范围是个问题;其四,无法测试晶振的电参数和静电容,频率牵引力等参数。
③基于网络分析仪原理的晶振测试仪:这种测试方法是目前主流的晶振测试方法,晶振厂家使用的晶振测试设备都是基于这一原理。进口设备如250B,国产设备如GDS-80系列。优点比较明显,测试速度快,所有参数一次测出,操作简单。
l 测试串联谐振频率和等效电阻的依据为SJ/Z 9154.1-87/ IEC 444-1(1989)《用π型网络零相位法测量石英晶体元件参数第一部分:用π型网络零相位法测量石英晶体元件谐振频率和谐振电阻的基本方法》。其本质是通过扫描,寻找与纯电阻相位相同的点,即零相位点。
l 测试静电容参数的依据为SJ/Z 9154.2-87/ IEC 444-2(1980)《用π型网络零相位法测量石英晶体元件参数第二部分测量石英晶体元件动态电容的相位偏置法》。
l 测试负载谐振频率和负载电容的依据为GB∕T22319.11-2018/IEC 60444-11:2010《石英晶体元件参数的测量第11部分:采用自动网络分析技术和误差校正确定负载谐振频率和有效负载电容的标准方法》。这是网络分析仪方案的核心优势所在,无需配实体电容,通过计算来获取负载电容和负载谐振频率的值。
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