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决定石英晶振频率测量误差的两个主要因素
亿金电子专业提供晶振,石英晶振.石英晶体谐振器等压电水晶元件.并且每天不定时更新晶振新闻动态,有关晶振编码,晶振参数,晶振技术的信息欢迎访问亿金官网.下面所讲到的是关于决定石英晶振频率测量误差的两个主要因素.
晶振频率测量误差主要由两个因素决定：
1. 时基准确性和稳定性
2. 频率计数器的时间间隔测量误差相对于门限时间
选择更高分辨率的频率计数器并增加门控时间可提高测量精度,前提是使用精确的时基.亿金工程建议使用至少100ms的门限时间和GPS纪律或铷时基.有关频率计数器准确度和分辨率的详细信息,请参阅仪器手册.
使用数字示波器进行测量
示波器广泛用于测量石英晶振,晶振时钟信号的参数.本节讨论限制数字示波器在频率测量中的有效性的限制.
示波器冲压精度和量化噪音
数字示波器通过从模数转换器获取时间上等间隔的一组读数将模拟输入信号转换为数字信号.为了测量晶振频率,示波器使用通常为信号幅度的50％的阈值来检测信号转换的时间实例.示波器软件使用两点之间的插值.一点是在信号超过阈值之前,第二个点是超过阈值之后（见图6）.测量信号超过阈值的时间实例的准确度取决于示波器的时间戳精度和量化噪声.时间戳精度定义了t1和t2的误差,量化噪声定义了V1和V2的误差.
单周期测量
许多示波器每个波形捕获只能测量一个石英晶振晶体周期.这种测量的相对误差相当高,并且随着输入信号频率的增加而增加.信号固有存在的高频周期抖动也会增加显着的误差.运行多个捕获并对数据进行平均可将误差降至某个仪器测量极限.但是,这很耗时,并且不能提供ppm级的准确度.
门限时间和时间基准限制
现代高性能数字示波器能够在单个捕获中采集的所有相邻信号周期内运行内置测量.它们也具有非常好的时间戳精度.不幸的是,由于存储器有限,信号的一个非常小的时间帧（通常高达1ms）可以以最大采样率捕获.这有效地限制了最大测量门限时间,并因此限制了晶振测量精度.
示波器时基的主要目标是低抖动,因此它没有很好的晶振频率稳定性.这可以通过使用外部参考来纠正.
探测信号
即使在多个时段内进行平均,信号完整性也可能会影响频率测量.如果发生上升/下降时间事件（图7）,信号完整性问题导致信号超过测量阈值,则注册的周期数可能会人为增加.这种现象通常被称为双触发.当发生双重触发时,测量的频率高于实际的信号频率.
图8说明连接到高阻抗探头的非端接长导线如何导致信号完整性问题.屏幕捕捉的振铃足以引起双重触发.
不正确的探测会影响石英晶振,贴片晶振信号完整性并可能导致双重触发.这种情况会导致仪器测量的频率高于预期值,测量值之间的差异可能很大.
为确保良好的信号完整性源,负载和传输线的阻抗应匹配.为此,应使用源或负载端接技术.以下示例说明了使用50-Ω同轴电缆和各种终端选件的信号探测.
图9显示了用源极终端和1MΩ仪器终端捕获的信号波形.在这个例子中,被测器件的输出阻抗是25到30Ω,所以一个石英晶振20Ω电阻与输出串联,以匹配50Ω电缆阻抗.在传输线上传播的波反射来自仪器的高阻抗输入.信号源终止会降低反射,但波形仍然包含过冲和下冲.不建议使用此方法,因为反射难以消除.
将被测信连接到晶振频率计数器的首选方法如图10所示.仪器输入以50Ω端接确保了良好的信号完整性,并且1kΩ电阻将DUT与外部负载隔离开来.该探测方案具有21:1的衰减因子.
有关探测技术的更多信息,请联系亿金技术人员提供应用笔记探测晶体振荡器输出.
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