晶体振荡器自动测试系统

高彤

摘要：发布了一类实用新型自动批量检测晶体振荡器温度特性及常规指标的检测系统，其中涵盖了恒温箱、核心板、测试板以及上位机调控软件，其中调控线路均连接核心板，每一个测试板块上均有各个被测晶振的采样电路和开关选择电路，其调控操作均可有上位机软件完成。可测试频率、压控线性度、开机特性、频率重现性、老化特性、频率温度特性等。本文介绍的实用新型检测系统能够对批量晶体振荡器展开温度特性及常规指标的自动检测，整体过程实施自动化，降低了劳动力的使用，大大的增强了晶体振荡器的检测效率，确保了测试的精准度。

关键词：晶体振荡器;自动化;检测体系

中图分类号：TN752文献标识码：A文章编号：1672-9129（2020）13-0086-01

1背景技术

如今的恒温箱有部分机型设有温度点系统，其能够在某一温度点建立保温时长，当保温环节完成后，其会自动展开下一个温度点的建立。针对小体量的晶振产品温度特质检测，现有的检测办法通常是运用人工检测，温箱运作也依靠员工调节，晶振的频率也是由员工检测，效率较低，也极易出现问题。针对批量的晶振温度特质检测，因为晶振的数目是波动的，且检测所需要的时长不确定，所以恒温箱的保温时长也不能够确定。但是当前技术没有把检测状况实时反馈到恒温箱数据表上，双方呈现脱节的状况，不能完成自动化检测，所以也同样有着效率较低，极易出现问题及隐患。由此背景发现，我们有必要研发一种效率高、精准度高的自动批量检测晶体振荡器的测试系统。

2实用新型内容

实用新型的目标是供应自动批量检测晶体振荡器温度特性和常规指标测试系统来提升检测效率以及测试精准度。为了达成以上目标，该系统所运用的技术办法有：供应一种批量自动检测晶体振荡器温度特质的检测系统，其中涵盖了批量检测晶体振荡器的恒温箱、核心板、测试板和上位机调控软件，恒温箱调控线路连接核心板，测试板把检测数据传给核心板上的FPGA芯片，再把数据处理打包后传给上位机，显示在软件界面。核心板通过FPGA和TDC芯片来测试晶振的频率。经过对比测试，核心板的测频准确度与常用的计数器Keysight 53132A相当。测试板检测电路通过I2C协议通讯方式把每个晶振的测试数据传给FPGA芯片，由于所用FPGA管脚数限制，测试板放置了16个单元，并且检测采样芯片的地址位正好也为16个，I2C通讯方式大大减少了管脚的占用。检测采样芯片把电流电压等信息传给FPGA芯片。管脚通道选择上采用两级共3个8选一开关芯片来选择通道。每个开关芯片有3个通道选择管脚，通过高低电平来选择导通通道。总体上通过检测采样芯片的切换选择以及频率通道的选择，来轮流测试每个晶振，进而获得每个晶振的测试数据。测试数据保存在上位机的数据库当中，可以随时生成相关曲线。

和当前技术对比，该实用新型的检测系统主体部分为核心板和测试板，所有待检测晶振都能够看作一个小单元，电压、电流等数据由I2C通讯方式传给FPGA芯片，频率数据由TDC芯片传给FPGA芯片。其中，频率测试需要采样时间（本系统采样时间一般设置为1秒）。按照上位机的获取溫箱情况或设立温箱调控功能等讯息和温箱调控数据表头联系，进而做到恒温箱内部环境的调控。例如：设立温箱的温度点、获取温箱实时温度、调节温箱开关以及冷却功能等，调控频率检测设施有目的性地对晶振频率展开检测并将最终测试结果有选择的传送到上位机，并显示在软件界面。由此可知，该检测系统能够对批量晶体振荡器展开晶振指标的检测，整个过程实施自动化，减少了人的参与过程。自动调控温箱升到设定温度点，在保温时长设定好后，展开对各个温度点的晶振频率检测，在温度点的各个部分检测完成后，调控温箱步入下一个温度点，开展下一轮测试。除了温度特性外其他指标均在25℃下测得。应用这个系统，大大的降低了人为因素和劳动力的使用，提升了测试效率，确保了检测的精准性。

3改进

该测试系统目前测试频率不能超过百兆级别，而且为了降低成本PCB使用的双面板，走线比较绕。频率超过百兆级别后，频率稳定度、同频干扰、抗外界干扰能力都达不到要求。同时芯片应该选用支持更高频率的元器件。FPGA可以替换为STM32芯片，可以大大降低成本。以后晶振内加入数字电路，在测试板上就可以进行频率调试和温度特性校准，减少了人工焊接过程，进一步减少了人为因素，提高了自动化程度、可靠性和效率。

综上所述，实用新型发布的一种晶体振荡器自动批量检测系统，属于射频线路范畴。其中，晶体振荡器拥有很高的频率稳定度以及优良的温度稳定度，所以被大量使用在通讯、播报、导览及精密检测设备中，其拥有着无线电路通讯设施心脏的称号。因此，对恒温石英晶体振荡器特质数据的检测起着尤为关键的作用。恒温石英晶体振荡器的特质数据涵盖了频率、压控线性度、开机特性、频率重现性、老化特性、频率温度特性等。又因为人工手动转换测试设备，这样极易使得晶体振荡器震动进而产生人为误区，且测试过程繁琐，非常容易产生各类隐患。在大范围的生产加工过程里，降低批量检测多类晶体振荡器过程中繁复的劳动力损耗，对提升生产加工成果和提升国内晶振产出的整体品质有着至关重要的意义。

参考文献：

[1]王峰，戎爱华.石英晶体振荡器性能参数自动测试系统研究[J].中国科技博览，2014（03）.

[2]韩文博.恒温晶振环境温度特性测试系统设计[J].电子测试，2018（05）.