億金電子專業(yè)提供晶振,石英晶振.石英晶體諧振器等壓電水晶元件.并且每天不定時更新晶振新聞動態(tài),有關(guān)晶振編碼,晶振參數(shù),晶振技術(shù)的信息歡迎訪問億金官網(wǎng).下面所講到的是關(guān)于決定石英晶振頻率測量誤差的兩個主要因素.

晶振頻率測量誤差主要由兩個因素決定：

1. 時基準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性

2. 頻率計數(shù)器的時間間隔測量誤差相對于門限時間

選擇更高分辨率的頻率計數(shù)器并增加門控時間可提高測量精度,前提是使用精確的時基.億金工程建議使用至少100ms的門限時間和GPS紀(jì)律或銣時基.有關(guān)頻率計數(shù)器準(zhǔn)確度和分辨率的詳細(xì)信息,請參閱儀器手冊.

使用數(shù)字示波器進(jìn)行測量

示波器廣泛用于測量石英晶振,晶振時鐘信號的參數(shù).本節(jié)討論限制數(shù)字示波器在頻率測量中的有效性的限制.
示波器沖壓精度和量化噪音

數(shù)字示波器通過從模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲取時間上等間隔的一組讀數(shù)將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號.為了測量晶振頻率,示波器使用通常為信號幅度的50％的閾值來檢測信號轉(zhuǎn)換的時間實(shí)例.示波器軟件使用兩點(diǎn)之間的插值.一點(diǎn)是在信號超過閾值之前,第二個點(diǎn)是超過閾值之后（見圖6）.測量信號超過閾值的時間實(shí)例的準(zhǔn)確度取決于示波器的時間戳精度和量化噪聲.時間戳精度定義了t1和t2的誤差,量化噪聲定義了V1和V2的誤差.

單周期測量

許多示波器每個波形捕獲只能測量一個石英晶振晶體周期.這種測量的相對誤差相當(dāng)高,并且隨著輸入信號頻率的增加而增加.信號固有存在的高頻周期抖動也會增加顯著的誤差.運(yùn)行多個捕獲并對數(shù)據(jù)進(jìn)行平均可將誤差降至某個儀器測量極限.但是,這很耗時,并且不能提供ppm級的準(zhǔn)確度.

門限時間和時間基準(zhǔn)限制

現(xiàn)代高性能數(shù)字示波器能夠在單個捕獲中采集的所有相鄰信號周期內(nèi)運(yùn)行內(nèi)置測量.它們也具有非常好的時間戳精度.不幸的是,由于存儲器有限,信號的一個非常小的時間幀（通常高達(dá)1ms）可以以最大采樣率捕獲.這有效地限制了最大測量門限時間,并因此限制了晶振測量精度.

示波器時基的主要目標(biāo)是低抖動,因此它沒有很好的晶振頻率穩(wěn)定性.這可以通過使用外部參考來糾正.

探測信號

即使在多個時段內(nèi)進(jìn)行平均,信號完整性也可能會影響頻率測量.如果發(fā)生上升/下降時間事件（圖7）,信號完整性問題導(dǎo)致信號超過測量閾值,則注冊的周期數(shù)可能會人為增加.這種現(xiàn)象通常被稱為雙觸發(fā).當(dāng)發(fā)生雙重觸發(fā)時,測量的頻率高于實(shí)際的信號頻率.

 圖8說明連接到高阻抗探頭的非端接長導(dǎo)線如何導(dǎo)致信號完整性問題.屏幕捕捉的振鈴足以引起雙重觸發(fā).

   不正確的探測會影響石英晶振,貼片晶振信號完整性并可能導(dǎo)致雙重觸發(fā).這種情況會導(dǎo)致儀器測量的頻率高于預(yù)期值,測量值之間的差異可能很大.

   為確保良好的信號完整性源,負(fù)載和傳輸線的阻抗應(yīng)匹配.為此,應(yīng)使用源或負(fù)載端接技術(shù).以下示例說明了使用50-Ω同軸電纜和各種終端選件的信號探測.

   圖9顯示了用源極終端和1MΩ儀器終端捕獲的信號波形.在這個例子中,被測器件的輸出阻抗是25到30Ω,所以一個石英晶振20Ω電阻與輸出串聯(lián),以匹配50Ω電纜阻抗.在傳輸線上傳播的波反射來自儀器的高阻抗輸入.信號源終止會降低反射,但波形仍然包含過沖和下沖.不建議使用此方法,因?yàn)榉瓷潆y以消除.

   將被測信連接到晶振頻率計數(shù)器的首選方法如圖10所示.儀器輸入以50Ω端接確保了良好的信號完整性,并且1kΩ電阻將DUT與外部負(fù)載隔離開來.該探測方案具有21:1的衰減因子.

   有關(guān)探測技術(shù)的更多信息,請聯(lián)系億金技術(shù)人員提供應(yīng)用筆記探測晶體振蕩器輸出.