H-9100A

石英晶体谐振器基本原理

石英晶体谐振器简称晶体，是利用石英晶片的压电效应，来产生高精度频率振荡的一种电子元器件，属于无源被动原件，晶体谐振器具有频率稳定性高，抗干扰能力强等特点，其等效电路及电路符号如下：

等效电路中，R1 为谐振电阻（或晶体等效电阻），L1 为动态电感，C1 为动态电容，C0 为静态电容。石英晶体谐振器在电路中等效为一个 LC 振荡电路，其串联谐振频率见下面的公式：

晶体的主要参数介绍如下

Fr：或 Fs 即串联谐振频率，即晶体振荡时的固有频率；

FL：负载谐振频率，晶体在电路中工作的时候通常会带一个容性负载 CL，FL 即晶体带一个负载电容时候的振荡频率；

Rr：谐振电阻或晶体的等效电阻，石英晶体谐振器在工作的时候，其电抗值为 0，表现为一个纯电阻；

C1：动态电容，和动态电感 L1 一起决定晶体的谐振频率；

L1：动态电感，和动态电容 C1 一起决定晶体的谐振频率；

C0：静电容，即石英晶体谐振器以晶体为介质，两个电极间的静态电容。当晶体不工作的时候，原理谐振频率点，其表现为一个几 pF 的电容；

石英晶体谐振器，要求其谐振频率在温度发生变化时，其谐振频率保持稳定。石英晶体谐振器的温度特性与晶片的切角有关系。对于 AT 切的石英晶体谐振器，其谐振频率随温度的变化△f 和温度 T 是一个 3 次函数关系，其拐点温度约在 28℃左右。典型的 AT 切的石英晶体谐振器的频率 Vs 温度曲线见下图

石英晶体谐振器测量原理

按照 IEC-444 标准，石英晶体谐振器的典型测试电路见下图，主要有频率合成器产生扫描频率，通过可变衰减器调整输出功率到功率分配器，功率分配器将信号分成两路，一路直接送到矢量电压表的 A 通道，另外一路信号通过一个 12.5 欧姆的 PI 网络经过待测晶体回送到矢量电压表的B 通道，通过矢量电压表测量两个通道的电压即相位变化，来测量出来晶体的阻抗及谐振频率。

系统构成及功能

H-9100A 晶体谐振器高低温测试系统主要有精密高低温箱、晶体网络分析仪、专用测试头、温测盘及控制软件功构成。

精密高低温箱提供全温度范围-55℃~150℃的温度环境；晶体网络分析仪用来完成晶体谐振器各项参数的测量；根据待测晶体的频率范围，选择相应的测试头，测试头用来实现阻抗匹配；根据封装不同，待测晶体放入温测盘，温测盘放入精密高低温箱进行测量。软件用来建立测试文档，控制温箱的升温/降温以及晶体网络分析仪的测量，并进行数据处理和绘制晶体频率/温度拟合曲线。

技术指标

● 频率测量范围：1MHz-220MHz; (注：15K-300KHz 产品需要选择 1000 欧测试夹具)

● 频率精度：+/-1ppm (串联谐振频率典型值);

● 激励功率：100pW to 1000uW (1MHz to 50MHz)

　　　　　　1nW to 500uW(>50MHz);

● 测量通道：双通道;

● 测量参数：Fr. FL, Rr, C0, C1, L,DLD,SPUR,TS 等几十种晶体参数;

● 测试能力：每次可以放置 2 个测试盘，最多可以测量 256 颗晶体;

● 温测盘：对于标准封装Leaded（引线）晶体， 100 颗/盘；

　　　　　对于标准 SMD 封装的晶体，128 颗/盘;

● 温测盘类型：可选 Leaded, 49U-SMD, 7.0x.5.0,6.0x3.5, 5.0x3.2, 3.2x2.5,

　　　　　　　2.5x2.0，1610 等等各种封装的晶体;

● 软件控制：基于 Windows 操作系统，升温/降温/测量全自动完成;

● 测量结果：测量结果可以打印输出，并能自动绘制晶体的频率/温度拟合曲线;

● 温度范围：-55℃ ~ 150℃;

● 温度稳定度：+/-0.1℃;

● 温度分辨率：+/-0.01℃;

● 制冷方式：双级压缩机制冷;

● 温度传感器：双传感器测量，一个测量工作温度，一个用于过温保护;

● 监控功能：温箱能测量、监控两台压缩机的工作电流，并将电流值实时显示在温箱显示屏上，具有过流自动保护功能;

● 保护功能：温箱能实时测量监控两台压缩机的管路温度，并将温度值实时显示在温箱显示屏上,具有过温自动保护功能;