针对π网络石英晶体参数测验体系，选用以STM32F103ZET6型ARM为MCU操控DDS发生鼓励信号。该测验体系相对于传统的PC机测验体系具有设备简略、操作便利，较之一般单片机测验体系又具有资源丰富、运算速度更快等长处。AD9852型DDS在ARM操控下能发生0～100 MHz扫频信号，经实验数据剖析得到信号精度到达0.5×10-6，根本满意规划要求。该体系将以其细巧、快速、操作便利、等长处被广泛选用。
发生正弦鼓励信号一般能够通过振动电路或直接数字频率组成器（Direct Digital Frequency Synthesis，DDS），DDS较振动电路具有相位噪声小、杂散按捺好、可发生接连波信号、扫频信号和频率捷变信号等长处。石英晶体电参数测验中鼓励信号的目标如起伏、频率的安稳性对后续的丈量精度至关重要。所以体系选用AD9852型DDS作为信号源。石英晶体电参数测验体系中，DDS能够一起发生多路正弦信号，并可对信号的频率、起伏、相位准确操控，用以丈量石英晶体电参数，跟着对石英晶体频率精度的要求越来越高，DDS的信号源规划及操控具有重要现实意义。
1π网络法测验原理
在串联谐振状态下，石英晶体等效电路模型如图1所示，C0为静态电容;L1为动态电感;Rr是串联谐振电阻;C1为动态电容。
其等效阻抗为
式中，ω为信号源所输出信号的角频率，ω=2πf;Zs为π网络的等效阻抗。依据式（1）能够画出石英晶体阻抗一频率特性曲线如图2所示，f0为石英晶体的串联谐振频率，f1为并联谐振频率，本体系需求丈量石英晶体的串联谐振频率。
由图2能够看出，当信号源频率为f1时，石英晶体的阻抗最小;当信号源频率为时石英晶体的阻抗最大。使用这个特性能够得到石英晶体的串联谐振频率、并联谐振频率等参数。石英晶体电参数测验办法有3种：阻抗计法、π网络最大传输法、π网络零相位法。π网络最大传输法是将石英晶体刺进一个π网络中，不断改动π网络一端鼓励信号的频率，在另一端丈量输出信号电压值，当电压到达最大值时的频率即为串联谐振频率。其特点是测验设备较杂乱，不易捕获峰值电压时的频率，精度较高;π网络零相位法原理;π网络零相位法是将石英晶体刺进一个π网络中，在一端不断输出扫频信号，用矢量电压表检测π网两头的相位差，当相位差为零时的频率即为串联谐振频率。π网络最大传输法与π网络零相位法的首要差别是没有鉴相电路，将这两种办法统称为π网络法。
2石英晶体测验体系
硬件框图体系选用π网络法，硬件框图如图3所示。体系以STM32F103ZET6型ARM为的MCU;AD9852型DDS用来发生正弦鼓励信号;TXCO（ROJON）型温度补偿晶振给DDS供给参阅频率，此温度补偿晶振标称频率50 MHz;LCD作为人机交流接口用以显现参数和波形;4×4键盘能够输入预置参数，也能够作为功用按键操控体系作业;信号调度电路对鼓励信号滤波以及扩大跟从，通过π网络的信号经处理反应到STM32F103ZET6的A/D端口，对输出信号进行处理。MCU通过串口（USART）和上位机通讯，上位机发送操控指令操控MCU作业，MCU将测验数据反应给上位机。体系重点是使用STM32F103ZET6操控A139852发生扫频信号，难点是对π网络输出端信号的处理。
3体系测验流程图
石英晶体测验参数测验仪在通电复位后首要初始化STM32F103ZET6内部寄存器，然后再初始化体系各功用模块包含LCD、DDS、USART、键盘、ADC等。在初始化完结之后通过键盘或上位机设定被测石英晶体的标称频率、扫描的开始和停止频率以及扫描步进，参数设置完结后，通过上位机发送操控指令或键盘功用按键操控体系作业，在串口和键盘未发生中止时，DDS会发生与设置参数相应的扫频信号，LCD实时显现π网络反应到STM32F103ZET6的ADC管脚的波形，待转化完毕后MCU处理并保存数据，测验成果送回上位机并在LCD上显现。详细流程图如图4所示。
4 DDS扫频输出操控
体系对DDS信号源规划的中心是操控发生0～100 MHz扫频信号，信号的质量直接决议测验精度。由于选用温度补偿晶振给AD9852供给50 MHz参阅频率信号，由于AD9852发生的正弦信号是用于测验石英晶体参数的，所以对其参阅频率信号安稳度要求严厉，TXC0（ROJON）型温度补偿晶振频率负载动摇±10%时，安稳度最大为±0.1×10-6，满意体系精度需求。依据AD9852的文档得到其输出的最大频率为
式中，fc为AD9852内部参阅频率;fmax为DDS最大输出频率。fc能够通过AD9852地址为0x1e的寄存器4倍频，所以输出正弦波最大频率为100 MHz.测验时，先通过上位机或键盘输入测验晶体的标称频率及扫描步进，然后以标称频率为中心设置恰当的开始扫描频率及停止扫描频率。假定一个步进对应的频率操控字为DFTW，则每个步进频率
假定步进为1 kHz，则DFTW=0x53e2d623.AD9852进行扫频输出前，首要通过键盘或串口设置石英晶体的标称频率、开始和停止频率、扫描步进频率，STM32F103ZET6初始化AD9852后，按设定参数输出相应扫频信号，扫频信号通过滤波、扩大、跟从等信号调度电路进入π网络，π网络输出信号通过扩大限幅处理后反应到STM32F103ZET6的12位A/D输入端，在收集数据通过中值滤波去除毛刺处理后保存数据并比较判别是否为谐振点，假如不是，谐振点将频率操控字FTW会加上一个步进频率操控字DFTW，如此直到扫描到停止频率停止，找出谐振频率，最终依据公式算出石英晶体的谐振电阻。流程图如图5所示。
5完毕语
针对石英晶体参数测验体系，介绍了使用STM32F103ZET6操控AD9852作为信号源的办法。这种办法结合了传统PC机及一般单片机测验体系的长处，避开了前两者的缺陷，能够快速地测验石英晶体电参数。
责任编辑：gt
