高彤

摘要：發(fā)布了一類實(shí)用新型自動(dòng)批量檢測(cè)晶體振蕩器溫度特性及常規(guī)指標(biāo)的檢測(cè)系統(tǒng)，其中涵蓋了恒溫箱、核心板、測(cè)試板以及上位機(jī)調(diào)控軟件，其中調(diào)控線路均連接核心板，每一個(gè)測(cè)試板塊上均有各個(gè)被測(cè)晶振的采樣電路和開關(guān)選擇電路，其調(diào)控操作均可有上位機(jī)軟件完成?？蓽y(cè)試頻率、壓控線性度、開機(jī)特性、頻率重現(xiàn)性、老化特性、頻率溫度特性等。本文介紹的實(shí)用新型檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)ε烤w振蕩器展開溫度特性及常規(guī)指標(biāo)的自動(dòng)檢測(cè)，整體過(guò)程實(shí)施自動(dòng)化，降低了勞動(dòng)力的使用，大大的增強(qiáng)了晶體振蕩器的檢測(cè)效率，確保了測(cè)試的精準(zhǔn)度。

關(guān)鍵詞：晶體振蕩器;自動(dòng)化;檢測(cè)體系

中圖分類號(hào)：TN752文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2020）13-0086-01

1背景技術(shù)

如今的恒溫箱有部分機(jī)型設(shè)有溫度點(diǎn)系統(tǒng)，其能夠在某一溫度點(diǎn)建立保溫時(shí)長(zhǎng)，當(dāng)保溫環(huán)節(jié)完成后，其會(huì)自動(dòng)展開下一個(gè)溫度點(diǎn)的建立。針對(duì)小體量的晶振產(chǎn)品溫度特質(zhì)檢測(cè)，現(xiàn)有的檢測(cè)辦法通常是運(yùn)用人工檢測(cè)，溫箱運(yùn)作也依靠員工調(diào)節(jié)，晶振的頻率也是由員工檢測(cè)，效率較低，也極易出現(xiàn)問(wèn)題。針對(duì)批量的晶振溫度特質(zhì)檢測(cè)，因?yàn)榫д竦臄?shù)目是波動(dòng)的，且檢測(cè)所需要的時(shí)長(zhǎng)不確定，所以恒溫箱的保溫時(shí)長(zhǎng)也不能夠確定。但是當(dāng)前技術(shù)沒(méi)有把檢測(cè)狀況實(shí)時(shí)反饋到恒溫箱數(shù)據(jù)表上，雙方呈現(xiàn)脫節(jié)的狀況，不能完成自動(dòng)化檢測(cè)，所以也同樣有著效率較低，極易出現(xiàn)問(wèn)題及隱患。由此背景發(fā)現(xiàn)，我們有必要研發(fā)一種效率高、精準(zhǔn)度高的自動(dòng)批量檢測(cè)晶體振蕩器的測(cè)試系統(tǒng)。

2實(shí)用新型內(nèi)容

實(shí)用新型的目標(biāo)是供應(yīng)自動(dòng)批量檢測(cè)晶體振蕩器溫度特性和常規(guī)指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)提升檢測(cè)效率以及測(cè)試精準(zhǔn)度。為了達(dá)成以上目標(biāo)，該系統(tǒng)所運(yùn)用的技術(shù)辦法有：供應(yīng)一種批量自動(dòng)檢測(cè)晶體振蕩器溫度特質(zhì)的檢測(cè)系統(tǒng)，其中涵蓋了批量檢測(cè)晶體振蕩器的恒溫箱、核心板、測(cè)試板和上位機(jī)調(diào)控軟件，恒溫箱調(diào)控線路連接核心板，測(cè)試板把檢測(cè)數(shù)據(jù)傳給核心板上的FPGA芯片，再把數(shù)據(jù)處理打包后傳給上位機(jī)，顯示在軟件界面。核心板通過(guò)FPGA和TDC芯片來(lái)測(cè)試晶振的頻率。經(jīng)過(guò)對(duì)比測(cè)試，核心板的測(cè)頻準(zhǔn)確度與常用的計(jì)數(shù)器Keysight 53132A相當(dāng)。測(cè)試板檢測(cè)電路通過(guò)I2C協(xié)議通訊方式把每個(gè)晶振的測(cè)試數(shù)據(jù)傳給FPGA芯片，由于所用FPGA管腳數(shù)限制，測(cè)試板放置了16個(gè)單元，并且檢測(cè)采樣芯片的地址位正好也為16個(gè)，I2C通訊方式大大減少了管腳的占用。檢測(cè)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(jí)共3個(gè)8選一開關(guān)芯片來(lái)選擇通道。每個(gè)開關(guān)芯片有3個(gè)通道選擇管腳，通過(guò)高低電平來(lái)選擇導(dǎo)通通道?？傮w上通過(guò)檢測(cè)采樣芯片的切換選擇以及頻率通道的選擇，來(lái)輪流測(cè)試每個(gè)晶振，進(jìn)而獲得每個(gè)晶振的測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試數(shù)據(jù)保存在上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，可以隨時(shí)生成相關(guān)曲線。

和當(dāng)前技術(shù)對(duì)比，該實(shí)用新型的檢測(cè)系統(tǒng)主體部分為核心板和測(cè)試板，所有待檢測(cè)晶振都能夠看作一個(gè)小單元，電壓、電流等數(shù)據(jù)由I2C通訊方式傳給FPGA芯片，頻率數(shù)據(jù)由TDC芯片傳給FPGA芯片。其中，頻率測(cè)試需要采樣時(shí)間（本系統(tǒng)采樣時(shí)間一般設(shè)置為1秒）。按照上位機(jī)的獲取溫箱情況或設(shè)立溫箱調(diào)控功能等訊息和溫箱調(diào)控?cái)?shù)據(jù)表頭聯(lián)系，進(jìn)而做到恒溫箱內(nèi)部環(huán)境的調(diào)控。例如：設(shè)立溫箱的溫度點(diǎn)、獲取溫箱實(shí)時(shí)溫度、調(diào)節(jié)溫箱開關(guān)以及冷卻功能等，調(diào)控頻率檢測(cè)設(shè)施有目的性地對(duì)晶振頻率展開檢測(cè)并將最終測(cè)試結(jié)果有選擇的傳送到上位機(jī)，并顯示在軟件界面。由此可知，該檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)ε烤w振蕩器展開晶振指標(biāo)的檢測(cè)，整個(gè)過(guò)程實(shí)施自動(dòng)化，減少了人的參與過(guò)程。自動(dòng)調(diào)控溫箱升到設(shè)定溫度點(diǎn)，在保溫時(shí)長(zhǎng)設(shè)定好后，展開對(duì)各個(gè)溫度點(diǎn)的晶振頻率檢測(cè)，在溫度點(diǎn)的各個(gè)部分檢測(cè)完成后，調(diào)控溫箱步入下一個(gè)溫度點(diǎn)，開展下一輪測(cè)試。除了溫度特性外其他指標(biāo)均在25℃下測(cè)得。應(yīng)用這個(gè)系統(tǒng)，大大的降低了人為因素和勞動(dòng)力的使用，提升了測(cè)試效率，確保了檢測(cè)的精準(zhǔn)性。

3改進(jìn)

該測(cè)試系統(tǒng)目前測(cè)試頻率不能超過(guò)百兆級(jí)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(guò)百兆級(jí)別后，頻率穩(wěn)定度、同頻干擾、抗外界干擾能力都達(dá)不到要求。同時(shí)芯片應(yīng)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(nèi)加入數(shù)字電路，在測(cè)試板上就可以進(jìn)行頻率調(diào)試和溫度特性校準(zhǔn)，減少了人工焊接過(guò)程，進(jìn)一步減少了人為因素，提高了自動(dòng)化程度、可靠性和效率。

綜上所述，實(shí)用新型發(fā)布的一種晶體振蕩器自動(dòng)批量檢測(cè)系統(tǒng)，屬于射頻線路范疇。其中，晶體振蕩器擁有很高的頻率穩(wěn)定度以及優(yōu)良的溫度穩(wěn)定度，所以被大量使用在通訊、播報(bào)、導(dǎo)覽及精密檢測(cè)設(shè)備中，其擁有著無(wú)線電路通訊設(shè)施心臟的稱號(hào)。因此，對(duì)恒溫石英晶體振蕩器特質(zhì)數(shù)據(jù)的檢測(cè)起著尤為關(guān)鍵的作用。恒溫石英晶體振蕩器的特質(zhì)數(shù)據(jù)涵蓋了頻率、壓控線性度、開機(jī)特性、頻率重現(xiàn)性、老化特性、頻率溫度特性等。又因?yàn)槿斯な謩?dòng)轉(zhuǎn)換測(cè)試設(shè)備，這樣極易使得晶體振蕩器震動(dòng)進(jìn)而產(chǎn)生人為誤區(qū)，且測(cè)試過(guò)程繁瑣，非常容易產(chǎn)生各類隱患。在大范圍的生產(chǎn)加工過(guò)程里，降低批量檢測(cè)多類晶體振蕩器過(guò)程中繁復(fù)的勞動(dòng)力損耗，對(duì)提升生產(chǎn)加工成果和提升國(guó)內(nèi)晶振產(chǎn)出的整體品質(zhì)有著至關(guān)重要的意義。

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