晶振测试的常用方法要从电性能、环境适应性、可靠性等多个维度验证,主要由以下几种:
一、电性能测试方法
1.频率精度测试:将晶振接入频率计数器,在常温(25℃)下测量输出频率,与标称值对比计算偏差。此法要求设备频率计数器分辨率需达 1Hz 以下(如 HP 53132A)。
2.输出电平测试:用示波器探头直接测量晶振输出引脚,读取高电平(VOH)和低电平(VOL)。
3.负载电容匹配测试:在晶振输出端并联标准负载电容(如 12pF、20pF),用频率计数器测量频率偏差,要求≤±5ppm。
二、环境适应性测试方法
1.温度循环测试:-40℃恒温 2 小时 → +85℃恒温 2 小时,循环 5 次;每次循环后在常温下测量频率,偏差需≤±10ppm。
2.振动测试:振动频率:10~2000Hz,扫频速率 1oct/min;加速度:10g(消费级)或 50g(工业级);方向:X、Y、Z 三轴各振动 30 分钟。
3.湿度测试:温度 85℃,湿度 85% RH,持续 1000 小时。
三、可靠性测试
1.老化测试:晶振在额定电压下,于 70℃环境中持续工作 72 小时,每隔 24 小时测量频率,总漂移需≤±5ppm。
2.回流焊测试:温度曲线:预热区 150℃→保温区 180℃→回流区 260℃(峰值维持 10 秒)→冷却区;测试后频率偏差≤±10ppm,且封装无开裂。
3.波峰焊测试:浸入 260℃焊锡槽中 5 秒,引脚无脱落,电性能正常。
4.冲击测试;加速度 500g,脉冲宽度 11ms,X、Y、Z 三轴各 3 次;
四、特殊参数测试方法
1.相位噪音测试:测量偏离中心频率 10kHz、100kHz 处的相位噪声(单位:dBc/Hz),如 10MHz 晶振在 10kHz 处相位噪声≤-110dBc/Hz。
2.启动时间测试:用示波器记录晶振通电后,输出频率稳定到 ±10ppm 所需时间(消费级≤10ms,工业级≤50ms)。
3.频谱纯度测试:利用频谱分析仪;二次谐波抑制≥-30dBc,杂散信号≤-60dBm。
五、测试注意事项
接地要求:测试设备需良好接地,避免电磁干扰影响频率稳定性;
负载匹配:测试时需接入与实际电路一致的负载电容,否则会导致频率偏差;
温湿度控制:环境测试中温湿度变化速率需≤5℃/min,避免晶振内部应力突变;
静电防护:测试过程中需佩戴防静电手环,防止 ESD 损坏晶体谐振器。
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