测试时钟振荡器

2012-09-04 10:19:19来源: 21ic

  待测器件

  晶振、压控振荡器和石英谐振器。频率范围从32kHz ~ 6GHz。多数器件采用表面贴装型封装,最常见尺寸为 7mmx5 mm。这些器件有多个输出选择,包括低压差分信令(LVDS)、CMOS、正射极耦合逻辑(PECL)以及限幅正弦波。

  挑战

  在工程实验室中对量产前的新振荡器作评估。测量内容包括频率、抖动相位噪声、上升时间、下降时间、输入电流、输出功率和稳定性。在-40℃ ~ +85℃ 的温度范围内作温度稳定性测试

  工具

  * Agilent 科技:数字万用表、频率计数器、相位噪声测试仪、三端口电源。www.tm.agilent.com。
  * Tektronix:示波器。 www.tektronix.com。

工程师们将一只振荡器连接到一台示波器上示波器再连接一个频率计数器


  项目说明

  Crystek (www.crystek.com) 位于佛罗里达州的 Ft. Myers,它制造晶振、压控振荡器和石英谐振器。这些器件为嵌入式系统中使用的微处理器、电信路由器以及其它应用提供时序信号。在每款新产品发布以前,工程总监 Ramon Cerda 和一个工程师小组都要对部件作评估。

  工程师要做的最关键测量是输出频率、抖动

和相位噪声。他们使用的评估板带有 SMA 连接器,上面有测试点并与测试设备相连。评估板亦带有一个塑料夹具,用于固定振荡器。


  工程师们用一台 10 位 RF 频率计数器测量频率,并且使用一台 1 GHz、10 M 采样/秒的示波器测量抖动、上升时间和下降时间。频率计数器使用一个基于 GPS 的自制基准时钟。他们还要用一台相位噪声测试仪测量相位噪声。

  这些测量的困难来自于振荡器的高阻抗'); companyAdEvent.show(this,'companyAdDiv',[5,18])" onmouseout="companyAdEvent.out('companyAdDiv')">输出阻抗,对于正弦波和 CMOS 输出的器件,这个值可高达 10kΩ。将测试时钟的两台仪器连接到一个振荡器的输出端,器件上加的负载会过重。Cerda 警告说:“你不能用 T 型接头将信号送给两台仪器。”Crystek 工程师没有采用缓冲电路方法,而是使用示波器的缓冲模拟输出,它是示波器输入信号的复制品。

  Crystek 的工程师用一个有源探头来尽量减小电路的负载。有源探头在振荡器上的负载小于 1 pF。电路板上的一只 15 pF 电容可提供一个已知稳定的负载。电源通过一只数字万用表(DMM)连接到评估板,万用表测出振荡器的输入电流。

  对于正弦波输出的器件,工程师测量振幅的峰/峰dBm值。对这些输出达6GHz的器件,工程师们用一台频谱分析仪可以确定这些器件在频域下的特性。对于方波输出(输出频率达 200 MHz)的器件,工程师要测量上升时间、下降时间和占空比(45% ~ 55%)。示波器的抖动测量软件用于测量循环之间的抖动以及周期抖动。

  工程师在超出器件设定的温度范围下完成这些和其它测试。温度循环范围从-40℃ ~ +85℃。工程师在各种温度下测量频率、振幅和相位噪声。另外,他们还要对变化的输入电压作测量,输入电压的变化范围为标称电压(5 V、3.3V 或 2.5V)的±10%。

  收获

  Cerda 说:“当测试有高输出阻抗的晶振和其它器件时,测试设备可以加载待测器件。示波器必须有缓冲输出。” Cerda 再次对使用“T”型接头提出警告,因为示波器和计数器都会成为振荡器输出的负载,因此会改变输出信号。他补充说:“还有一点也很重要,你的示波器要有足够的带宽,能精确地测量一个方波振荡器的三次谐波。”

关键字:时钟振荡器  谐振器  相位噪声

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0904/article_5838.html
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