石英晶体振荡器传输法如何测量

时间： 2024-07-26 来源：惠源晶工官网

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传输法测量线路是由讯号源、测试（TestMeasure)网络和指示器三部分组成。为了保证一定的测量精度，对测量线路的各部分都有一定要求。

1、频率(frequency)综合器(即讯号源)

对频率综合器的要求是：输出频率稳定（解释:稳固安定；没有变动)度要优于1×10-6/天；输出阻抗要与石英晶体振荡器相匹配；功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)输出能满足石英谐振器所规定的激励(Excitation)功率。在测试（TestMeasure)过程中，讯号源的输出电压变化要求小于10%，正弦波的失真度要求小于15%，谐波应比基频讯号低30dB以上。

2、高频（Induction Heating）毫伏表(即指示器)

对高频毫伏表的要求是：灵敏度(Sensitivity)和输入阻抗要高；性能要稳定（解释:稳固安定；没有变动)；频率(frequency)响应要足够宽。

3、测试（TestMeasure)网络

对测试（TestMeasure)网络的要求是：接线柱和引线的寄生电抗XT=1/ωCT应远大于并联电阻RT；石英谐振器插座之间的寄生电容CAB应远小于静电(是一种处于静止状态的电荷)容C0；石英谐振器插座之间的寄生电抗XAB要远大于动态电阻Ri；连接石英谐振器导线的电抗要低于静电容C0的电抗。

为了保证传输法的测量精度，对测试（TestMeasure)网络中电阻RT和Ri的选取应满足下述要求：

(1)并联电阻RT

电阻RT与石英谐振器串联。晶体滤波器石英晶体振荡器是最常用的晶体谐振器之一，它在滤波器中主要用作窄带通滤波器。钽酸锂或铌酸锂晶体谐振器的耦合系数和频率常数较大，适用于制做高频宽带通滤波器。其他压电材料因温度稳定性较差，很少采用。单片机晶振晶体谐振元件和陶瓷谐振元件都是利用具有压电效应的晶体片而制成的谐振元件。这种压电晶体片当受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与压电晶体片的固有频率相同时，振动便变得十分强烈，这就是压电晶体谐振特性的反映。在串联谐振时，RT是串联谐振电路中电阻的一部分，因而当RT很大时，就会影响谐振曲线的尖锐度，使谐振指示不灵敏、测量误差增大。又根据传输法对测试（TestMeasure)网络的要求，在整个测量频率(frequency)范围内，为了保证XT RT，减少CT的影响，希望RT小一点好。另一方面，石英谐振器阻抗的变化是通过RT上的电压在指示器上反映出来的，为了使指示器能灵敏地反映出电压的变化，则要求RT大一点好。兼顾这两个方面的要求，一般选取RT=(1/31∼/10)R1为宜。

(2)并联电阻RT´

电阻RT´与石英谐振器并联，它的作用是减小对讯号源输入电压的影响，一般选取RT´=RT。这样，谐振器的阻抗Z虽然随频率(frequency)变化很大，但是Z与RT´并联后的总阻抗随频率的变化就很小，因此谐振器的输入电压能保持不变。

(3)串联电阻Ri

电阻Ri串联在输入端和输出端，它的作用是减小讯号源的输出阻抗及指示器输入阻抗对石英谐振器两端的影响，Ri的选择应考虑（consider)到与讯号源输出阻抗相匹配。晶体谐振器在规定条件下，晶体与一负载电容相串联或相并联,其组合阻抗呈现为电阻性时（产生谐振）的两个频率中的一个频率。在串联负载电容时，负载谐振频率是两个频率中较低的一个，在并联负载电容时，则是两个频率中较高的一个。一般选取Ri≥10RT为宜。

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