石英晶體諧振器基本原理
石英晶體諧振器簡稱晶體,是利用石英晶片的壓電效應,來產生高精度頻率振蕩的一種電子元器件,屬于無源被動原件,晶體諧振器具有頻率穩(wěn)定性高,抗干擾能力強等特點,其等效電路及電路符號如下:

等效電路中,R1 為諧振電阻(或晶體等效電阻),L1 為動態(tài)電感,C1 為動態(tài)電容,C0 為靜態(tài)電容。石英晶體諧振器在電路中等效為一個 LC 振蕩電路,其串聯(lián)諧振頻率見下面的公式:

晶體的主要參數介紹如下
Fr:或 Fs 即串聯(lián)諧振頻率,即晶體振蕩時的固有頻率;
FL:負載諧振頻率,晶體在電路中工作的時候通常會帶一個容性負載 CL,FL 即晶體帶一個負載電容時候的振蕩頻率;
Rr:諧振電阻或晶體的等效電阻,石英晶體諧振器在工作的時候,其電抗值為 0,表現為一個純電阻;
C1:動態(tài)電容,和動態(tài)電感 L1 一起決定晶體的諧振頻率;
L1:動態(tài)電感,和動態(tài)電容 C1 一起決定晶體的諧振頻率;
C0:靜電容,即石英晶體諧振器以晶體為介質,兩個電極間的靜態(tài)電容。當晶體不工作的時候,原理諧振頻率點,其表現為一個幾 pF 的電容;
石英晶體諧振器,要求其諧振頻率在溫度發(fā)生變化時,其諧振頻率保持穩(wěn)定。石英晶體諧振器的溫度特性與晶片的切角有關系。對于 AT 切的石英晶體諧振器,其諧振頻率隨溫度的變化△f 和溫度 T 是一個 3 次函數關系,其拐點溫度約在 28℃左右。典型的 AT 切的石英晶體諧振器的頻率 Vs 溫度曲線見下圖

石英晶體諧振器測量原理
按照 IEC-444 標準,石英晶體諧振器的典型測試電路見下圖,主要有頻率合成器產生掃描頻率,通過可變衰減器調整輸出功率到功率分配器,功率分配器將信號分成兩路,一路直接送到矢量電壓表的 A 通道,另外一路信號通過一個 12.5 歐姆的 PI 網絡經過待測晶體回送到矢量電壓表的B 通道,通過矢量電壓表測量兩個通道的電壓即相位變化,來測量出來晶體的阻抗及諧振頻率。

系統(tǒng)構成及功能
H-9100A 晶體諧振器高低溫測試系統(tǒng)主要有精密高低溫箱、晶體網絡分析儀、專用測試頭、溫測盤及控制軟件功構成。
精密高低溫箱提供全溫度范圍-55℃~150℃的溫度環(huán)境;晶體網絡分析儀用來完成晶體諧振器各項參數的測量;根據待測晶體的頻率范圍,選擇相應的測試頭,測試頭用來實現阻抗匹配;根據封裝不同,待測晶體放入溫測盤,溫測盤放入精密高低溫箱進行測量。軟件用來建立測試文檔,控制溫箱的升溫/降溫以及晶體網絡分析儀的測量,并進行數據處理和繪制晶體頻率/溫度擬合曲線。
技術指標
● 頻率測量范圍:1MHz-220MHz; (注:15K-300KHz 產品需要選擇 1000 歐測試夾具)
● 頻率精度:+/-1ppm (串聯(lián)諧振頻率典型值);
● 激勵功率:100pW to 1000uW (1MHz to 50MHz)
1nW to 500uW(>50MHz);
● 測量通道:雙通道;
● 測量參數:Fr. FL, Rr, C0, C1, L,DLD,SPUR,TS 等幾十種晶體參數;
● 測試能力:每次可以放置 2 個測試盤,最多可以測量 256 顆晶體;
● 溫測盤:對于標準封裝Leaded(引線)晶體, 100 顆/盤;
對于標準 SMD 封裝的晶體,128 顆/盤;
● 溫測盤類型:可選 Leaded, 49U-SMD, 7.0x.5.0,6.0x3.5, 5.0x3.2, 3.2x2.5,
2.5x2.0,1610 等等各種封裝的晶體;
● 軟件控制:基于 Windows 操作系統(tǒng),升溫/降溫/測量全自動完成;
● 測量結果:測量結果可以打印輸出,并能自動繪制晶體的頻率/溫度擬合曲線;
● 溫度范圍:-55℃ ~ 150℃;
● 溫度穩(wěn)定度:+/-0.1℃;
● 溫度分辨率:+/-0.01℃;
● 制冷方式:雙級壓縮機制冷;
● 溫度傳感器:雙傳感器測量,一個測量工作溫度,一個用于過溫保護;
● 監(jiān)控功能:溫箱能測量、監(jiān)控兩臺壓縮機的工作電流,并將電流值實時顯示在溫箱顯示屏上,具有過流自動保護功能;
● 保護功能:溫箱能實時測量監(jiān)控兩臺壓縮機的管路溫度,并將溫度值實時顯示在溫箱顯示屏上,具有過溫自動保護功能;