音叉晶體頻率測量

一、前言

前面使用 ADALM2000 測量音叉晶體諧振特性的時候，一直沒有得到想要的結(jié)果。下面通過對 晶體增加緩沖放大，來測量 晶體的諧振頻率，另外，也分析一下，為何 ADALM2000 模塊測量晶體頻率特性的時候，為何無法得到測量的結(jié)果的問題。

二、電路設計

設計信號高速緩沖放大電路。在晶體上的電壓，通過有 LM358進行跟隨放大，輸出到端口。這部分是產(chǎn)生 二分之一電源電壓，用于信號源的偏置。設計單面電路板，適合一分鐘制版方法。

▲ 圖1.2.1 測試PCB電路板

??一分鐘之后，得到了測試電路板。電路板制作的非常完美。下面進行焊接測試。

三、焊接調(diào)試

焊接電路，清洗之后進行調(diào)試，給電路施加 5V 工作電源，使用示波器測量輸入輸出信號。上面是輸入信號，下面是諧振后的音叉晶體放大后的信號。

▲ 圖1.3.1 輸入和放大后的信號

??通過網(wǎng)絡編程，控制DG1062輸出正弦頻率線性變化，峰峰值為 2V，利用 DM3068交流檔，測量緩沖放大輸出信號有效值。這是掃頻范圍從 32750Hz 到32780Hz，擴大掃頻范圍，在串聯(lián)諧振時，對應的頻率為 32760Hz，并聯(lián)諧振時，對應的頻率為 32775Hz。

▲ 圖1.3.2 從32750 掃頻到32780 對應的幅度

▲ 圖1.3.3 掃描頻率范圍(32700,32900)的幅頻特性

四、ADALM2000測量結(jié)果

由于萬用表測量只能反應諧振的幅頻特性。無法得到對應的相頻特性。下面利用ADALM2000 重新測量這個電路的頻率特性。它可以同時獲得幅頻特性和相頻特性。測量 32768 左右正負100Hz范圍內(nèi)的頻率特性。測量結(jié)果依然令人感到驚訝，還是沒有得到與 DG1062 掃頻搜得到的頻率特性。這究竟是為什么呢？

后來，對于ADALM2000 頻率掃頻參數(shù)進行設置，這里的采樣周期 以及數(shù)據(jù)平均值參數(shù)，便可以得到穩(wěn)定的測量值了。這里是將周期數(shù)和平均數(shù)都分別設置為 100 和 50，可以獲得比較精確的晶體諧振曲線了。上面是幅頻特性，下面是相頻特性。

▲ 圖1.4.1 讀取的測量數(shù)據(jù)

??到現(xiàn)在為止，我才明白，這里的兩個參數(shù)的含義，Period 是數(shù)據(jù)采集的時間長度，這個數(shù)值越大，因為數(shù)據(jù)加窗所帶來的頻率泄露現(xiàn)象越小，對應的頻率分辨率越高。Average 對應數(shù)據(jù)平均個數(shù)，該數(shù)值越大，對應 數(shù)據(jù)噪聲越低。這里給出了兩組參數(shù)測量結(jié)果的對比?？梢钥吹?P=100 所得到的頻率特性比 P=10 要窄，信噪比也高一些。再對比一下另外一組采集參數(shù)的結(jié)果。

▲ 圖1.4.2 不同Period 和Average對應的測量數(shù)據(jù)

??對比一下 Period=2時，信號的長度，Period=20 對應的信號長度。Period=100時對應的信號長度。信號長度增加，包括 平均數(shù)據(jù)增加，雖然可以有效增加掃描頻譜特性的分辨率和信噪比，但也使得測量過程變得比較緩慢。

▲ 圖1.4.3 Period=2對應的數(shù)據(jù)波形

▲ 圖1.4.4 Period=20對于的數(shù)據(jù)波形

▲ 圖1.4.5 Period=100對于的數(shù)據(jù)波形

※ 總??結(jié) ※

本文最終測試了手表晶體特性，通過對晶體信號增加緩沖放大，可以測到音叉晶體的諧振特性。對于ADALM2000，需要設置合理的 Period 以及 Average 參數(shù)，從而可以獲得最好的頻率分辨率以及提高測量結(jié)果的信噪比。

參考資料

[1]利用DG1062信號元測量手表晶體的諧振特性: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/141257027

[2]帶有74HC04緩沖測量手表晶體的諧振特性: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/141231549

[3]測量 手表晶體的頻率特性: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/141230000