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石英晶體諧振頻率測量系統

作者: 時間:2013-08-06 來源:網絡 收藏

3.1 單片機與AD9852的初始化
單片機的初始化主要是對系統時鐘、SCI、ADC等相關寄存器進行設置,配置SCI波特率為921 600,ADC的時鐘頻率為7.372 8 MHz、分辨率為12位,每次采樣前給采樣保持電路歸零。
AD9852的配置可以選用串行或者并行接口配置。這里系統選用了并行接口方式配置,優點是配置相對簡單,缺點是占用單片機I/O較多。AD9852部分控制寄存器的初始化設定如表1所列。

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/192769.htm

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在進行寄存器配置時,按照AD9852數據手冊上的時序要求來對單片機的I/O進行相關操作,此處不再贅述。
3.2 運行狀態機與測量過程
系統的整個測量過程是一個有限狀態機,主要包括:待機狀態(Standby)、接收命令狀態(ReCMD)、配置AD9852狀態(Configuring)、測量狀態(Measuring)和數據上傳狀態(UploadDate)。狀態轉換示意圖如圖6所示。

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系統的測量流程主要可歸納為計算頻率字(FTW)、配置AD9852、A/D采樣、循環采集等幾個部分。
這里的計算頻率字FTW是AD9852的一個48位寄存器。該寄存器直接控制AD9852的輸出頻率。其輸出頻率有以下關系:
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其中fREF是AD9852的外接高精度晶振的頻率值,Multiple是AD9852的PLL倍頻系數。
系統在收到配置命令后,根據開始掃描頻率值計算出初始FTW值和△FTW值。然后把FTW值寫入AD9852的寄存器。待AD9852輸出穩定頻率后開始A/D采樣,多次重復測量后,將平均值存入存儲區。完成該頻點測量后,更新FTW=FTW+△FTW,然后重復上述過程,直到完成1000個頻點的測量。

4 系統測試
圖7是一個簡易的模擬測試平臺:上電極被固定在一個千分尺上,通過扭轉旋鈕來調節上下電極之間的距離,石英晶片被放置在上下電極之間。

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上位機采用LabVIEW編寫的測試程序,用來與單片機通信,并顯示上傳的數據,同時顯示晶振的共振頻率,如圖8所示。圖中左側為串口以及掃描頻率的一些列設定。右側測量得到的曲線中,縱坐標表示的是共振峰的強度,單位為dB;橫坐標表示的是掃描頻率,單位為Hz。從該曲線可以看出,被測晶片的共振頻率為41.447MHz。曲線中主峰兩側都有一些小突起,這些突起應該是晶振片本身存在的寄生峰。

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實驗中還對測試得到的共振峰的測量穩定性進行了測試。連續750次測得的晶振片的的波動范圍在100 Hz以內。進一步的實驗表明,在更長的時間范圍內(6 000次,10 min左右),波動范圍在±200 Hz以內。

結語
結合了專用DDS芯片、檢波芯片以及包含ADC的單片機的晶振共振頻率,可以較好地完成石英晶振的測量,提供了一種在工業界低成本實現石英晶振快速分選的解決方案,該方案已被應用于專業的石英晶振分選設備中,整體效果令人滿意。

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