CN102565676A - 晶体振荡器参数自动化测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶体振荡器参数自动化测量仪，其特征在于包括测试插座、数字万用表、频率测量仪、数字示波器、数控电源及工控电脑，连接待测晶体振荡器输出端的测试插座引脚与数字示波器输入端的测试探头相连，测试插座的电源引脚通过电源线与数字万用表输入端相连，数字万用表输出端通过电源线与数控电源输入端相连，数控电源的输出端通过电源线与测试插座的电源引脚相连，数字示波器的输出端通过同轴电缆线与频率测量仪输入端相连，数字示波器输出晶体振荡器的频率信号到频率测量仪；工控电脑通过GPIB线将测试插座、数字万用表、频率测量仪、数控电源、数字示波器串联在一起。本发明集成了数控万用表、数字式示波器、频率测量仪的功能，提高了测量的准确度，大大缩短了测量时间。

Description

晶体振荡器参数自动化测量仪

技术领域

本发明涉及一种自动化测量仪，特别涉及晶体振荡器生产中，准确地测量晶体振荡器的各种参数的设备。

背景技术

晶体振荡器是一种频率基准产品，是一种高精密的电子器件，广泛使用于3G通信，军事，高端仪器等对时间精准度要求非常高的场所。晶体振荡器的生产难度较大，现国内晶体振荡器80%以上依赖进口，这是因为晶体振荡器的生产，超过90%以上都是对于产品参数的测量和调试，而晶体振荡器批量化生产的难点，就在于自动化，批量化的参数测量测试。

晶体振荡器的重要参数约有30来项，很多项参数的测量，都需要对电压，负载等外部环境进行修改，修改后需要等待稳定，而且需要对大量的测量数据进行计算，得到各个参数值，非常的耗费时间，也非常容易出错，参数测量已经成为晶体振荡器的生产中，影响产量的关键步骤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一整套可以对晶体振荡器进行参数测量、计算的设备。

为了解决上述技术问题本发明采用以下技术方案：

一种晶体振荡器参数自动化测量仪，其特征在于它包括：测试插座、数字万用表、频率测量仪、数字示波器、数控电源及工控电脑，待测晶体振荡器被插在测试插座上，连接待测晶体振荡器输出端的测试插座引脚与数字示波器输入端的测试探头相连，数字示波器用于显示待测晶体振荡器的波形及测量输出功率；测试插座的电源引脚通过电源线与数字万用表输入端相连，数字万用表输出端通过电源线与数控电源输入端相连，数字万用表用于测量待测晶体振荡器的电流值，数控电源的输出端通过电源线与测试插座的电源引脚相连，为被测量晶体振荡器提供电源和压控电压，晶体振荡器、数字万用表、数控电源三者形成一个电流信号测试回路；数字示波器的输出端通过同轴电缆线与频率测量仪输入端相连，数字示波器输出晶体振荡器的频率信号到频率测量仪，频率测量仪用于测量晶体振荡器的频率值；工控电脑通过GPIB线将测试插座、数字万用表、频率测量仪、数控电源、数字示波器串联在一起，上述串联在一起的每一个设备都有自己的地址，测试插座、数字万用表、频率测量仪、数控电源、数字示波器将测量的数据或设备状态通过GPIB线传输到工控电脑，由控制软件进行各个参数的计算，并导出各种参数报表，工控电脑根据设备地址发布命令并控制所有设备的开关及运行。

所述测试插座焊接有负载电阻或负载电容，用于测量晶体振荡器的负载特性参数。

它还外接一个用于预热待测量晶体振荡器的预热板，外接预热板电源由外部电源直接提供。

所述工控电脑的执行以下步骤：加电后持续记录晶体振荡器的频率、电流、功率等参数，并通过控制电压、负载的变化，由控制软件记录参数并计算出启动电流、稳定电流，频率稳定度，负载特性，线性度，占空比，电源特性等30余项晶振参数，并把这些晶振参数与预先设置好的标准值进行比较，最终输出比较结果。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明通过整套的自动化测量仪，集成了数控万用表、数字式示波器、频率测量仪的功能，通过工控电脑对晶体振荡器启动电流，稳定电流，频率准确度，负载特性，输出功率等30多项晶振参数自动测量，提高了测量的准确度，大大缩短了测量时间，可以在短时间内进行批量测。

附图说明

图1为晶振参数测量仪的整体结构图

图2为测量仪的信号传输示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，整套硬件包括了测量机柜，外接预热板，测试插座。测量机柜是实际进行参数测量地方，其包括了安装机架，数控万用表（Agilent 34401A），数字式示波器（Agilent  DS06032A）,数控电源（Agilent E3649A），频率测量仪（Agilent 53131A），工控电脑以及相应的连接线。

待测晶体振荡器被插在测试插座上，连接待测晶体振荡器输出端的测试插座引脚与数字示波器输入端的测试探头相连，OCXO的信号从测试探头开始进入测试机柜，数字示波器用于显示待测晶体振荡器的波形及测量输出功率，由示波器来查看OCXO的波形是否正常，同时测量输出功率等参数，数字示波器的信号反馈端把信号传给频率测量仪，由频率测量仪来测量OCXO的频率。测试插座用于直接测量待测量的OCXO，测试插座焊接有负载电阻或负载电容，用于测量OCXO的负载特性等参数， 

测试插座的电源引脚通过电源线与数字万用表输入端相连，数字万用表输出端通过电源线与数控电源输入端相连，数字万用表用于测量待测晶体振荡器的电流值，数控电源的输出端通过电源线与测试插座的电源引脚相连，数控电源有两路输出功能，一路给被测量OCXO提供电源，另一路进行压控控制，方便测量频率变化线性度等参数，晶体振荡器、数字万用表、数控电源三者形成一个电流信号测试回路。

数字示波器的输出端通过同轴电缆线与频率测量仪输入端相连，数字示波器输出晶体振荡器的频率信号到频率测量仪，频率测量仪用于测量晶体振荡器的频率值。

工控电脑通过GPIB线将测试插座、数字万用表、频率测量仪、数控电源、数字示波器串联在一起，上述串联在一起的每一个设备都有自己的地址，测试插座、数字万用表、频率测量仪、数控电源、数字示波器将测量的数据或设备状态通过GPIB线传输到工控电脑，由控制软件进行各个参数的计算，并导出各种参数报表，工控电脑根据设备地址发布命令并控制所有设备的开关及运行。由于所有的测试设备均使用GPIB协议控制，而GPIB允许设备有自己的地址码，使命令可以使用地址码区别，因此所有的设备从工控电脑开始，使用串联的GPIB线把所有的设备连接在一起。

测量仪外接一个用于预热待测量晶体振荡器的预热板，外接预热板电源由外部电源直接提供，不与测试机柜中的数控电源相关。由于OCXO的从加电到稳定需要大概3分钟以上的时间，在批量测试时等待稳定是一个非常长的时间，而预热板则可以把OCXO预先加电，使其先行稳定，在需要被测量时，再拿来插上测试座上，加快测量速度，节省大量时间。

所有的硬件设备由安装在工控电脑中的软件控制系统所控制，控制系统软件主要提供了常见的温度无关性的参数的测量和测试，包括启动电流，稳定电流，频率准确度，负载特性，输出功率等30多项晶振参数的测量和测试，同时也能对除开OCXO外的其他晶振（如TCXO）进行某些参数的测量测试。软件控制系统控制着测试的步骤，设备的测试模式，电压变化等情况，再根据配置，进行参数测量和计算，最终把结果以报表形式给出。

下面以具体的操作来说明测量仪，以测量OCXO的启动电流，稳定电流和频率准确度为例。

首先打开所有设备的电源，再打开软件，在软件中配置“机种”，即测试的指标情况，如果已经存在合适的“机种”，则不需要再配置，直接选择即可。把待测试的OCXO插到测试插座上，点击软件上的“开始测试”，输入OCXO的编号后，软件开始测量。软件控制数控电源给OCXO加上电，开始测量电流，软件界面上显示电流变化情况，同时记录频率变化情况。一定时间后（根据是否有预热，时间有所不一样），软件检测到频率已经趋于稳定，达到设定的指标时， OCXO已经稳定，持续记录晶体振荡器的频率、电流、功率等参数，并通过控制电压、负载的变化，由控制软件记录参数并计算出启动电流、稳定电流，频率稳定度，负载特性，线性度，占空比，电源特性等30余项晶振参数，并把这些晶振参数与预先设置好的标准值进行比较，最终输出比较结果，看是否合格，并给出合格与否的提示。

对于每一项参数测量生成单独的测量模块，单独的测量模块中定义测量测量时的测试条件，测试条件包括启动条件，完成条件，需要测量的数据，测量的步骤，以及对于测量数据的分析等必要因素。单独封装后测量方法形成一个个单独模块，对于不同的的测试要求，只需要在测试条件中，根据要求加入不同的加载模块即可，实现了对晶振参数的自由测量，自由搭配，而不需要重新编写测试方法。把每一个上述的测量模块定义权值，测量时根据权值大小排布，把权值小的先进行测量，权值大的后测量，可以把各参数测量时，互相间的干扰和影响降低到最低，同时可以充分利用各测量步骤的准备步骤，大大减少测量用时。

以测量启动电流，压控和稳定电流这三个参数为例，在启动电流模块中定义需要测量电流值，测量完成的条件为电流开始变小或者测量时间大于某一值；在压控模块中定义要测量的是频率值，测量时需要改变电压值，电压改变后稳定一定时间后测量频率值；在稳定电流模块中，定义需要测量的参数是电流值和频率值，测量完成的条件是频率变化小于设定值。

测量时，启动电流的权值最小，排在第一个测试，稳定电流其次，第二个测量，压控的权值 在三个中最大，所以最后测量。由于OCXO在启动时电流不稳定，此时测量的电流的最大值为启动电流，测量需要时间约为一分钟左右；而稳定电流是晶振稳定后的电流，如果单独测量的话，也需要经过一分钟左右的启动，由于启动电流排在前面测量，测量稳定电流时，刚好利用了启动电流的启动时间；最后测量的压控，需要在频率稳定后才能测量，如果单独测量，则同样需要一个启动，稳定的过程，现在放在一直测量，则可以借用前两个测量的前置步骤。三个参数如果分别单独测量的话，启动电流1分钟左右，稳定电流3分钟，压控4分钟左右，加起来需要8分钟左右，而使用权值排序后测量的话，一共只需要4分钟左右。一般参数测量七到十项参数的话，则新方法测量一共只有单独测量的1/5时间而已，大大提高效率。

Claims (5)

1.一种晶体振荡器参数自动化测量仪，其特征在于它包括：测试插座、数字万用表、频率测量仪、数字示波器、数控电源及工控电脑，待测晶体振荡器被插在测试插座上，连接待测晶体振荡器输出端的测试插座引脚与数字示波器输入端的测试探头相连，数字示波器用于显示待测晶体振荡器的波形及测量输出功率；测试插座的电源引脚通过电源线与数字万用表输入端相连，数字万用表输出端通过电源线与数控电源输入端相连，数字万用表用于测量待测晶体振荡器的电流值，数控电源的输出端通过电源线与测试插座的电源引脚相连，为被测量晶体振荡器提供电源和压控电压，晶体振荡器、数字万用表、数控电源三者形成一个电流信号测试回路；数字示波器的输出端通过同轴电缆线与频率测量仪输入端相连，数字示波器输出晶体振荡器的频率信号到频率测量仪，频率测量仪用于测量晶体振荡器的频率值；工控电脑通过GPIB线将测试插座、数字万用表、频率测量仪、数控电源、数字示波器串联在一起，上述串联在一起的每一个设备都有自己的地址，测试插座、数字万用表、频率测量仪、数控电源、数字示波器将测量的数据或设备状态通过GPIB线传输到工控电脑，由控制软件进行各个参数的计算，并导出各种参数报表，工控电脑根据设备地址发布命令并控制所有设备的开关及运行。

2.如权利要求1所述的晶体振荡器参数自动化测量仪，其特征在于：测试插座焊接有负载电阻或负载电容，用于测量晶体振荡器的负载特性参数。

3.如权利要求1或2 所述的晶体振荡器参数自动化测量仪，其特征在于：它还外接一个用于预热待测量晶体振荡器的预热板，外接预热板电源由外部电源直接提供。

4.如权利要求1或2 所述的晶体振荡器参数自动化测量仪，其特征在于所述工控电脑执行以下步骤：首先对于每一项参数测量生成单独的测量模块，单独的测量模块中定义测量时的测试条件，对于不同的的测试要求，在测试条件中根据需求加入不同的加载模块，然后把每一个上述的测量模块定义权值，测量时根据权值大小排布，权值小的先进行测量，权值大的后测量。

5.如权利要求1或2 所述的晶体振荡器参数自动化测量仪，其特征在于所述工控电脑执行以下步骤：加电后持续记录晶体振荡器的频率、电流、功率等参数，并通过控制电压、负载的变化，由控制软件记录参数并计算出启动电流、稳定电流，频率稳定度，负载特性，线性度，占空比，电源特性等30余项晶振参数，并把这些晶振参数与预先设置好的标准值进行比较，最终输出比较结果。

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