CN218584902U - 石英晶体谐振器用加电老化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石英晶体谐振器用加电老化装置。它包括电热鼓风干燥箱、老化板、固定支架、振荡模块及接线端子；电热鼓风干燥箱用于提供一个精准、均匀、稳定的恒温环境；固定支架设置于电热鼓风干燥箱内部，用于固定老化板；老化板位于固定支架上；老化板通过金手指与接线端子连接；接线端子的连接线从电热鼓风干燥箱后方的接口引出；振荡模块通过四脚引线固定在老化板的上方。本实用新型具有操作简便，具有控温真实、精准、灵敏的优点，可靠性和稳定性强的优点。

Description

石英晶体谐振器用加电老化装置

技术领域

本实用新型涉及一种石英晶体谐振器用加电老化装置，为一种高效率、高适配性、低功耗的石英晶体谐振器用加电老化装置,适用于插件类AT切石英晶体谐振器的频率监测，是研究石英晶体谐振器的长期老化率的必要装置。

背景技术

石英晶体谐振器是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件，被广泛应用于仪器设备、军事侦察、导航、雷达、导弹制导、卫星跟踪、宇宙通信以及时间与频率计量等领域，一般为系统提供频率源或标准信号。

石英晶体谐振器，当作为晶体振荡器的关键组件时，其自身的老化率对配套晶体振荡器老化性能具有决定性影响。因此，对于晶体谐振器老化率进行预先评估十分必要。

老化率，即晶体谐振频率随时间延长的变化率。这种长期频率漂移是由晶体元件应力长期释放和晶片表面质量的缓慢迁移变化造成的，常用年老化率来衡量。AT切石英晶体谐振器年老化率一般为±5ppm。

为了测量长期产品频率稳定性指标，石英晶体谐振器必须放置在恒温的条件下做加电老化测试，通常采用恒温烘箱提供工作温度环境。由于石英晶体谐振器是无源元件，加电老化时，需接入到振荡电路中才能起振，故需对插接的电路老化板进行设计。

传统的加电测试装置参照振荡器进行设计，电路板体积较大，可安装装置数量少，测试效率低；由于石英晶体谐振器的频率范围宽、外形结构多种多样，当更换不同产品进行加电测试时，需更换整套测试装置，测试工装投入成本较高，适配性低；且传统振荡电路由杆式电阻、瓷片电容、三极管构成，采用三点式振荡电路放大信号，功耗较大。

因此，为了批量化测试晶体谐振器的老化率，开发一种高效率、高适配性、低功耗的石英晶体谐振器用加电老化装置很有必要。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种石英晶体谐振器用加电老化装置，为一种高效率、高适配性、低功耗高精度、高稳定的石英晶体谐振器用加电老化装置，采用模块化设计，插拔式结构，操作简便，具有控温真实、精准、灵敏的优点，可靠性和稳定性强。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：石英晶体谐振器用加电老化装置，其特征在于：包括电热鼓风干燥箱、老化板、固定支架、振荡模块及接线端子；

电热鼓风干燥箱用于提供一个精准、均匀、稳定的恒温环境，维持产品在稳定的高温环境下工作；

固定支架设置于电热鼓风干燥箱内部，用于固定老化板；

老化板位于固定支架上；

老化板通过金手指与接线端子连接；接线端子的连接线从电热鼓风干燥箱后方的接口引出，用于连接外部直流稳压电源(精度为±0.1V)和输出频率信号；

振荡模块通过四脚引线固定在老化板的上方。

加电老化时，石英晶体谐振器直接插到振荡模块上方的接入端子中。

在上述技术方案中，电热鼓风干燥箱内配置二套固定支架，左右各一套；二套固定支架呈间隔设置；

每套固定支架设置六套卡槽；可放置六块老化板；

老化板通过卡槽插接在固定支架上，电热鼓风干燥箱可放置12块老化板。

在上述技术方案中，老化板采用420mm×200mm×1.5mm的PCB板，坚固耐用，高温不易变形；

工位设置在老化板上；每块老化板上分布16×8个(共128个)工位；

每个工位中心为通孔，可以保证石英晶体谐振器受热均匀；

每个工位四边为卡槽，用于固定振荡模块。

在上述技术方案中，振荡模块采用17mm×17mm×1.2mm的PCB板，体积小，方便安装、可重复插拔；

振荡模块的四脚引线焊接在振荡模块(即PCB板)的下方，其中四脚引线的作用分别为输入电源、输出信号、接地和固定；

振荡模块通过四脚引线固定在老化板的卡槽上，使用时，振荡模块的四脚引线固定在老化板的卡槽上。

在上述技术方案中，石英晶体谐振器与反相器、电容、电阻连接形成一个振荡电路；振荡电路需根据石英晶体谐振器的不同频率范围选择安装合适的电阻和电容，使其起振。本实用新型中的振荡电路选用贴片式元器件，作为低功耗设计；使用反相器替代三点式振荡电路，简化电路设计，减少了元器件的应用。贴片元器件可选用0603及更小尺寸封装，这种贴片设计，使振荡模块的结构紧凑、体积小、节约空间。

在上述技术方案中，固定支架材质为不锈钢或合金板材，坚固牢靠、耐高温。

固定支架的底部和顶部密集分布散热孔，使电热鼓风干燥箱内部均匀受热。

固定支架的两侧带有卡槽，用于固定老化板。

固定支架的后方设置接线端子，用于连接老化板，为产品提供电源并采集频率信号。

在上述技术方案中，电热鼓风干燥箱要求控温精度±2℃，用于保证石英晶体谐振器老化温度的稳定。老化温度通常采用85℃、105℃，最高不超过125℃。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型的加电老化装置的采集精度为±0.1ppm，设计有频率数据采集功能，能稳定采集随时间变化的实时动态数据，搭配老化测试系统可获得产品随时间的频率曲线和老化率；

(2)本实用新型的加电老化装置具有较高的产品适配性，适用于AT切所有插件类石英晶体谐振器，如49S、49U、UM、TO等外形产品；频率覆盖范围广，基频可覆盖1MHz到70MHz范围；

(3)本实用新型的加电老化装置采用了模块化设计，结构简单、体积小方便插拔，插拔过程中产品引线无变形、无损伤，也可随时更换不同型号规格的石英晶体谐振器，能够对产品进行长期的老化性能测试；

(4)本实用新型的加电老化装置中可容纳多个工位，可实现石英晶体谐振器的批量加电老化，测试效率高，能够对产品进行100％筛选，剔除老化率不合格产品，提高配套振荡器的合格率、生产成本、缩短生产周期；

(5)本实用新型的振荡模块，电路设计简单，采用贴片式封装元器件，体积小，功耗低。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型中的老化板示意图。

图3为本实用新型中的振荡模块与老化板组装示意图。

图4为本实用新型中的石英晶体谐振器与振荡模块组装示意图。

图5为本实用新型中的石英晶体谐振器与老化板组装示意图。

图6为本实用新型中的振荡模块的振荡电路原理图。

在图2中，A表示工位。

图中1-电热鼓风干燥箱,2-老化板,3-固定支架,4-振荡模块,5-金手指,6-四脚引线,7-接入端子,8-石英晶体谐振器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

本实用新型采用振荡电路使石英晶体谐振器起振，本实用新型的能模仿石英晶体谐振器工作状态；同时结构上便于插拔使用，能随时替换产品；频率适用范围宽，基频振荡模式下可覆盖频率范围为1MHz～70MHz，适用于各类插件石英晶体谐振器，通用性强；同时还设计有数据采集功能，能得到随时间变化的动态频率数据。且本实用新型在±2℃的温度环境下具有较高的采集精度，与现有的计数器连接后，本实用新型的采集精度可达到±0.1ppm，满足AT切石英晶体谐振器的性能要求。

参阅附图可知：一种石英晶体谐振器用加电老化装置，包括电热鼓风干燥箱1、固定支架3、老化板2、振荡模块4及接线端子。电热鼓风干燥箱1用于提供一个精准、均匀、稳定的恒温环境；固定支架3设置于电热鼓风干燥箱内部，用于固定老化板2；老化板2通过金手指5与接线端子连接，接线端子的连接线从电热鼓风干燥箱1后方的接口引出，用于连接外部直流稳压电源和输出频率信号；振荡模块4通过四脚引线6固定在老化板2的上方。加电老化时，石英晶体谐振器8直接插到振荡模块4上方的接入端子7中(如图1、图2、图3、图4、图5所示)。

电热鼓风干燥箱1可放置12块老化板2。电热鼓风干燥箱内可配置2套固定支架3，左右各1套；每套固定支架有6套卡槽，可放置6块老化板2(如图1所示)。设计时，可适量减小固定支架密度，可增加老化板数量。

老化板2采用420mm×200mm×1.5mm的PCB板，分布16×8个，共128工位。每个工位中心为通孔，加电老化时石英晶体谐振器能够受热均匀。每个工位四边为卡槽，用于固定振荡模块4(如图2、图3、图4、图5所示)。

振荡模块4采用17mm×17mm×1.2mm的PCB板，体积小，方便安装、可重复插拔。振荡模块4的四脚引线6焊接在PCB板的下方，其中四脚引线6的作用分别为输入电源、输出信号、接地和固定。使用时，振荡模块4的四脚引线6固定在老化板2的卡槽上(如图2、图3、图4、图5所示)。

振荡模块4设置有振荡电路，振荡电路中的元器件包括电阻、电容、反相器、LED指示灯等。振荡电路需根据石英晶体谐振器8的不同频率范围选择合适的电阻和电容，使其起振(如图6所示)。

在图6中，U1为电路中的反相器，型号NC7W2U04，为常用双通道无缓冲转换器，主要用于晶体谐振器的振荡输出，以实现超高速高输出驱动，其6个端口分别为：1-A1,2-GND，3-A2，4-Y1、5-Vcc，6-Y2。A1、A2为输入，Y1、Y2为输出。C1、C2、C3、C4、C5均为电容器；R1、R2、R3均为电阻；GND为电线接地端；Vcc为电路的供电电压；OUT为输出；DC为直流电源。

电路工作原理：石英晶体谐振器(Crystal)与反相器、电容、电阻形成一个振荡电路，其中C1、C2用于调整频率输出，R1用于调节石英晶体谐振器的振荡功率，R2为负反馈电阻，R3用于控制输出幅度，C5用于滤掉杂波。当通直流DC 5V电源时，石英晶体谐振器起振，通过振荡电路的二级放大，输出频率信号。

固定支架3材质为不锈钢或合金板材，坚固牢靠、耐高温。固定支架3的底部和顶部密集分布散热孔，使电热鼓风干燥箱1内部均匀受热。固定支架的两侧带有卡槽，用于固定老化板2。固定支架3的后方设置有接线端子，用于连接老化板2，为产品提供电源并采集频率信号。

电热鼓风干燥箱1要求控温精度±2℃，用于保证石英晶体谐振器8老化温度的稳定。老化温度通常采用85℃、105℃，最高不超过125℃。

本实用新型所述的一种石英晶体谐振器用加电老化装置的工作过程如下：将石英晶体谐振器8的引线插入到振荡模块4的接入端子7上，将振荡模块4的四脚引线6固定到老化板2上，将老化板2的金手指5插入到接线端子，并安装在固定支架3上；然后关上电热鼓风干燥箱1的箱门，设置加电老化的温度，接通直流5V稳压电源，振荡模块4的LED指示灯亮，显示石英晶体谐振器8连接振荡电路处于工作状态；最后选择合适的老化测试系统，设置采集的工位和频次，可获得石英晶体谐振器的频率数据，即产品所有的频率数据、随时间的频率曲线图和老化率。

为了能够更加清楚的说明本实用新型所述的石英晶体谐振器用加电老化装置与现有技术相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：

由上表可知，本实用新型所述的石英晶体谐振器用加电老化装置与现有技术相比，采集精度高，约为±0.1ppm，能稳定采集随时间变化的实时动态数据；能容纳工位多(单个老化板可容纳128个工位，一个烘箱至少可放置12块老化板，共1536个工位)，可实现石英晶体谐振器的批量加电老化，测试效率高；采用贴片元器件设计，使振荡模块更加简洁、小型化和低功耗。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (6)

1.石英晶体谐振器用加电老化装置，其特征在于：包括电热鼓风干燥箱(1)、老化板(2)、固定支架(3)、振荡模块(4)及接线端子；

固定支架(3)设置于电热鼓风干燥箱(1)内部；

老化板(2)位于固定支架(3)上；

老化板(2)通过金手指(5)与接线端子连接；接线端子的连接线从电热鼓风干燥箱(1)后方的接口引出；

振荡模块(4)通过四脚引线(6)固定在老化板(2)上。

2.根据权利要求1所述的石英晶体谐振器用加电老化装置，其特征在于：电热鼓风干燥箱(1)内配置二套固定支架(3)；二套固定支架(3)呈间隔设置；

每套固定支架(3)设置6套卡槽；

老化板(2)通过卡槽插接在固定支架(3)上。

3.根据权利要求1或2所述的石英晶体谐振器用加电老化装置，其特征在于：老化板(2)采用420mm×200mm×1.5mm的PCB板；

工位设置在老化板(2)上；工位中心为通孔、四边为卡槽。

4.根据权利要求3所述的石英晶体谐振器用加电老化装置，其特征在于：振荡模块(4)采用17mm×17mm×1.2mm的PCB板；

四脚引线(6)焊接在振荡模块(4)的下方；

振荡模块(4)通过四脚引线(6)固定在老化板(2)的卡槽上。

5.根据权利要求4所述的石英晶体谐振器用加电老化装置，其特征在于：振荡模块(4)设置有振荡电路，振荡电路中的元器件包括电阻、电容和反相器；石英晶体谐振器与反相器、电容、电阻连接形成一个振荡电路。

6.根据权利要求5所述的石英晶体谐振器用加电老化装置，其特征在于：固定支架(3)的底部和顶部分布散热孔；

固定支架(3)的后方设置接线端子。

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