CN111669126A - 一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶体振荡器技术领域，具体涉及一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，包括设置预制参考频率f0接入数字频率比较电路；将需要补偿的VCXO的频率连接数字频率比较器；补偿VCXO的单片机通过ADC采集锁相环输出的比较控制电压和温度传感器的温度值对应关系通过多项式拟合算法运算后进行存储；系统形成控制闭环，频率补偿的VCXO的输出频率f将被补偿到与预设参考频率f0一致；在环境试验温箱中循环步骤S1‑S4，单片机将自动存储温度补偿电压值；将温补VCXO与数字频率比较器断开连接，单片机采集温度值，测试输出频率‑温度特性曲线；本发明实现了温度补偿VCXO输出频率的高稳定度，便于批量化的生产测试，测试简单，效率高而且使用成本低。
Description
技术领域
本发明涉及晶体振荡器技术领域，具体涉及一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法。
背景技术
伴随着小型蜂窝基站、5G网络建设和卫星导航通讯等现代科技领域的飞速发展，人们对所有数字电路中的核心器件之一晶体振荡器提出了更高的要求。为了满足更稳定的通信和信号传输速率，需要晶体振荡器有更高的频率-温度稳定度。传统的模拟补偿和数字补偿两种温度-频率特性补偿方式难以再将温补晶体振荡器(TCXO)的频率-温度稳定度补偿在全温段(-40～85℃)±0.5ppm之内。因此出现了一种利用微控制器对温补晶体振荡器(TCXO)进行频率补偿的方案，通过微控制器补偿提高温补晶体振荡器的频率-温度稳定度。
传统的TCXO频率补偿测试方法如图2所示。首先由上位机预设频率值，上位机通过频率计采集TCXO的输出频率，得到频率差值；然后上位机将频率差值转换为控制电压的差值，将控制电压的差值通过串口等通信方式传输到微控制器单片机中；再由单片机将通信得到的控制电压的差值通过电压转换电路D/A输出到VCXO的控制电压脚控制频率输出。通过这一闭环控制的方式使输出频率补偿到预设频率值。整个闭环测试系统复杂而且环路响应慢，往往补偿后的稳定度差异大，而且不容易实现大规模的生产。
基于此，本发明设计了一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述背景技术中提出的问题，提供了一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，包括以下步骤：
S1、设置预制参考频率f0并接入数字频率比较电路的参考输入引脚；
S2、将需要补偿的压控石英振荡器VCXO的频率输出引脚连接至数字频率比较器输入端；
S3、补偿压控石英振荡器VCXO的单片机通过ADC采集锁相环输出的比较控制电压和温度传感器的温度值对应关系通过多项式拟合算法运算后进行存储，单片机将采集的控制电压通过电压转换电路D/A输出到晶体的电压控制引脚；
S4、系统形成控制闭环，频率补偿的压控石英振荡器VCXO的输出频率f将被补偿到与预设参考频率f0一致；
S5、在环境试验温箱中循环步骤S1-S4，单片机将自动存储环境试验温箱中的温度补偿电压值；
S6、将温补压控石英振荡器VCXO与数字频率比较器断开连接，单片机采集温度值，并输出通过多项式拟合算法运算后对应的补偿电压，测试输出频率-温度特性曲线。
进一步地，所述步骤S3和步骤S5中单片机存储的数据位于单片机自带的Flash内。
进一步地，所述步骤S3、S5和S6中单片机型号采用STM32F103系列。
进一步地，所述步骤S5中环境试验温箱的温度控制范围为-40～85℃。
进一步地，所述步骤S3中ADC、温度传感器和电压转换电路D/A均安装在SOC芯片上。
进一步地，所述SOC芯片上还设置有电源，所述SOC芯片包含单片机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明实现了温度补偿压控晶体振荡器输出频率的高稳定度，使压控晶体振荡器的输出频率稳定度在-40～85℃范围内能够保持±0.05ppm甚至更高。
2、本发明能够进行测试装置上的集成，便于批量化的生产测试，测试简单，效率高而且使用成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明TCXO频率补偿测试方法；
图2为背景技术中传统TCXO频率补偿测试方法；
图3为本发明TCXO频率补偿测试流程。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本实施例提供一种技术方案：一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，包括以下步骤：
S1、设置预制参考频率f0并接入数字频率比较电路的参考输入引脚；
S2、将需要补偿的压控石英振荡器VCXO的频率输出引脚连接至数字频率比较器输入端；
S3、补偿压控石英振荡器VCXO的单片机通过ADC采集锁相环输出的比较控制电压和温度传感器的温度值对应关系通过多项式拟合算法运算后进行存储，单片机将采集的控制电压通过电压转换电路D/A输出到晶体的电压控制引脚；
S4、系统形成控制闭环，频率补偿的压控石英振荡器VCXO的输出频率f将被补偿到与预设参考频率f0一致；
S5、在环境试验温箱中循环步骤S1-S4，单片机将自动存储环境试验温箱中的温度补偿电压值；
S6、将温补压控石英振荡器VCXO与数字频率比较器断开连接，单片机采集温度值，并输出通过多项式拟合算法运算后对应的补偿电压，测试输出频率(F)-温度(T)特性曲线。
其中，步骤S3和步骤S5中单片机存储的数据位于单片机自带的Flash内。步骤S3、S5和S6中单片机型号采用STM32F103系列。步骤S5中环境试验温箱的温度控制范围为-40～85℃。步骤S3中ADC、温度传感器和电压转换电路D/A均安装在SOC芯片上。SOC芯片上还设置有电源，SOC芯片包含单片机。
本发明实现了温度补偿压控晶体振荡器输出频率的高稳定度，使压控晶体振荡器的输出频率稳定度在-40～85℃范围内能够保持±0.05ppm甚至更高。能够进行测试装置上的集成，便于批量化的生产测试，测试简单，效率高而且使用成本低。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置预制参考频率f0并接入数字频率比较电路的参考输入引脚；
S2、将需要补偿的压控石英振荡器VCXO的频率输出引脚连接至数字频率比较器输入端；
S3、补偿压控石英振荡器VCXO的单片机通过ADC采集锁相环输出的比较控制电压和温度传感器的温度值对应关系通过多项式拟合算法运算后进行存储，单片机将采集的控制电压通过电压转换电路D/A输出到晶体的电压控制引脚；
S4、系统形成控制闭环，频率补偿的压控石英振荡器VCXO的输出频率f将被补偿到与预设参考频率f0一致；
S5、在环境试验温箱中循环步骤S1-S4，单片机将自动存储环境试验温箱中的温度补偿电压值；
S6、将温补压控石英振荡器VCXO与数字频率比较器断开连接，单片机采集温度值，并输出通过多项式拟合算法运算后对应的补偿电压，测试输出频率-温度特性曲线。
2.根据权利要求1所述的一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，其特征在于：所述步骤S3和步骤S5中单片机存储的数据位于单片机自带的Flash内。
3.根据权利要求1所述的一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，其特征在于：所述步骤S3、S5和S6中单片机型号采用STM32F103系列。
4.根据权利要求1所述的一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，其特征在于：所述步骤S5中环境试验温箱的温度控制范围为-40～85℃。
5.根据权利要求1所述的一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，其特征在于：所述步骤S3中ADC、温度传感器和电压转换电路D/A均安装在SOC芯片上。
6.根据权利要求5所述的一种提高温度补偿晶振稳定度的测试方法，其特征在于：所述SOC芯片上还设置有电源，所述SOC芯片包含单片机。
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