晶體振蕩器自動測試系統

高彤

摘要：發布了一類實用新型自動批量檢測晶體振蕩器溫度特性及常規指標的檢測系統，其中涵蓋了恒溫箱、核心板、測試板以及上位機調控軟件，其中調控線路均連接核心板，每一個測試板塊上均有各個被測晶振的采樣電路和開關選擇電路，其調控操作均可有上位機軟件完成。可測試頻率、壓控線性度、開機特性、頻率重現性、老化特性、頻率溫度特性等。本文介紹的實用新型檢測系統能夠對批量晶體振蕩器展開溫度特性及常規指標的自動檢測，整體過程實施自動化，降低了勞動力的使用，大大的增強了晶體振蕩器的檢測效率，確保了測試的精準度。

關鍵詞：晶體振蕩器;自動化;檢測體系

中圖分類號：TN752文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）13-0086-01

1背景技術

如今的恒溫箱有部分機型設有溫度點系統，其能夠在某一溫度點建立保溫時長，當保溫環節完成后，其會自動展開下一個溫度點的建立。針對小體量的晶振產品溫度特質檢測，現有的檢測辦法通常是運用人工檢測，溫箱運作也依靠員工調節，晶振的頻率也是由員工檢測，效率較低，也極易出現問題。針對批量的晶振溫度特質檢測，因為晶振的數目是波動的，且檢測所需要的時長不確定，所以恒溫箱的保溫時長也不能夠確定。但是當前技術沒有把檢測狀況實時反饋到恒溫箱數據表上，雙方呈現脫節的狀況，不能完成自動化檢測，所以也同樣有著效率較低，極易出現問題及隱患。由此背景發現，我們有必要研發一種效率高、精準度高的自動批量檢測晶體振蕩器的測試系統。

2實用新型內容

實用新型的目標是供應自動批量檢測晶體振蕩器溫度特性和常規指標測試系統來提升檢測效率以及測試精準度。為了達成以上目標，該系統所運用的技術辦法有：供應一種批量自動檢測晶體振蕩器溫度特質的檢測系統，其中涵蓋了批量檢測晶體振蕩器的恒溫箱、核心板、測試板和上位機調控軟件，恒溫箱調控線路連接核心板，測試板把檢測數據傳給核心板上的FPGA芯片，再把數據處理打包后傳給上位機，顯示在軟件界面。核心板通過FPGA和TDC芯片來測試晶振的頻率。經過對比測試，核心板的測頻準確度與常用的計數器Keysight 53132A相當。測試板檢測電路通過I2C協議通訊方式把每個晶振的測試數據傳給FPGA芯片，由于所用FPGA管腳數限制，測試板放置了16個單元，并且檢測采樣芯片的地址位正好也為16個，I2C通訊方式大大減少了管腳的占用。檢測采樣芯片把電流電壓等信息傳給FPGA芯片。管腳通道選擇上采用兩級共3個8選一開關芯片來選擇通道。每個開關芯片有3個通道選擇管腳，通過高低電平來選擇導通通道。總體上通過檢測采樣芯片的切換選擇以及頻率通道的選擇，來輪流測試每個晶振，進而獲得每個晶振的測試數據。測試數據保存在上位機的數據庫當中，可以隨時生成相關曲線。

和當前技術對比，該實用新型的檢測系統主體部分為核心板和測試板，所有待檢測晶振都能夠看作一個小單元，電壓、電流等數據由I2C通訊方式傳給FPGA芯片，頻率數據由TDC芯片傳給FPGA芯片。其中，頻率測試需要采樣時間（本系統采樣時間一般設置為1秒）。按照上位機的獲取溫箱情況或設立溫箱調控功能等訊息和溫箱調控數據表頭聯系，進而做到恒溫箱內部環境的調控。例如：設立溫箱的溫度點、獲取溫箱實時溫度、調節溫箱開關以及冷卻功能等，調控頻率檢測設施有目的性地對晶振頻率展開檢測并將最終測試結果有選擇的傳送到上位機，并顯示在軟件界面。由此可知，該檢測系統能夠對批量晶體振蕩器展開晶振指標的檢測，整個過程實施自動化，減少了人的參與過程。自動調控溫箱升到設定溫度點，在保溫時長設定好后，展開對各個溫度點的晶振頻率檢測，在溫度點的各個部分檢測完成后，調控溫箱步入下一個溫度點，開展下一輪測試。除了溫度特性外其他指標均在25℃下測得。應用這個系統，大大的降低了人為因素和勞動力的使用，提升了測試效率，確保了檢測的精準性。

3改進

該測試系統目前測試頻率不能超過百兆級別，而且為了降低成本PCB使用的雙面板，走線比較繞。頻率超過百兆級別后，頻率穩定度、同頻干擾、抗外界干擾能力都達不到要求。同時芯片應該選用支持更高頻率的元器件。FPGA可以替換為STM32芯片，可以大大降低成本。以后晶振內加入數字電路，在測試板上就可以進行頻率調試和溫度特性校準，減少了人工焊接過程，進一步減少了人為因素，提高了自動化程度、可靠性和效率。

綜上所述，實用新型發布的一種晶體振蕩器自動批量檢測系統，屬于射頻線路范疇。其中，晶體振蕩器擁有很高的頻率穩定度以及優良的溫度穩定度，所以被大量使用在通訊、播報、導覽及精密檢測設備中，其擁有著無線電路通訊設施心臟的稱號。因此，對恒溫石英晶體振蕩器特質數據的檢測起著尤為關鍵的作用。恒溫石英晶體振蕩器的特質數據涵蓋了頻率、壓控線性度、開機特性、頻率重現性、老化特性、頻率溫度特性等。又因為人工手動轉換測試設備，這樣極易使得晶體振蕩器震動進而產生人為誤區，且測試過程繁瑣，非常容易產生各類隱患。在大范圍的生產加工過程里，降低批量檢測多類晶體振蕩器過程中繁復的勞動力損耗，對提升生產加工成果和提升國內晶振產出的整體品質有著至關重要的意義。

參考文獻：

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