系统的测量流程主要可归纳为计算频率字(FTW)、配置AD9852、A/D采样、循环采集等几个部分。
这里的计算频率字FTW是AD9852的一个48位寄存器。该寄存器直接控制AD9852的输出频率。其输出频率有以下关系:
其中fREF是AD9852的外接高精度晶振的频率值,Multiple是AD9852的PLL倍频系数。
系统在收到配置命令后,根据开始扫描频率值计算出初始FTW值和△FTW值。然后把FTW值写入AD9852的寄存器。待AD9852输出稳定频率后开始A/D采样,多次重复测量后,将平均值存入存储区。完成该频点测量后,更新FTW=FTW+△FTW,然后重复上述过程,直到完成1000个频点的测量。
4 系统测试
图7是一个简易的模拟测试平台:上电极被固定在一个千分尺上,通过扭转旋钮来调节上下电极之间的距离,石英晶片被放置在上下电极之间。
上位机采用LabVIEW编写的测试程序,用来与单片机通信,并显示上传的数据,同时显示晶振的共振频率,如图8所示。图中左侧为串口以及扫描频率的一些列设定。右侧测量得到的曲线中,纵坐标表示的是共振峰的强度,单位为dB;横坐标表示的是扫描频率,单位为Hz。从该曲线可以看出,被测晶片的共振频率为41.447MHz。曲线中主峰两侧都有一些小突起,这些突起应该是晶振片本身存在的寄生峰。
实验中还对测试得到的共振峰的测量稳定性进行了测试。连续750次测得的晶振片的谐振频率的波动范围在100 Hz以内。进一步的实验表明,在更长的时间范围内(6 000次,10 min左右),波动范围在±200 Hz以内。
结语
结合了专用DDS芯片、检波芯片以及包含ADC的单片机的晶振共振频率测量系统,可以较好地完成石英晶振的谐振频率测量,提供了一种在工业界低成本实现石英晶振快速分选的解决方案,该方案已被应用于专业的石英晶振分选设备中,整体效果令人满意。
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