基于A(yíng)RM的石英晶體測試系統中DDS信號源設計

4 DDS掃頻輸出控制

系統對DDS信號源設計的核心是控制產(chǎn)生0～100 MHz掃頻信號，信號的質(zhì)量直接決定測試精度。由于采用溫度補償晶振給AD9852提供50 MHz參考頻率信號，因為AD9852產(chǎn)生的正弦信號是用于測試石英晶體參數的，所以對其參考頻率信號穩定度要求嚴格，TXC0(ROJON)型溫度補償晶振頻率負載波動(dòng)±10%時(shí)，穩定度最大為±0.1×10-6，滿(mǎn)足系統精度需求。根據AD9852的文檔得到其輸出的最大頻率為

式中，fc為AD9852內部參考頻率;fmax為DDS最大輸出頻率。fc可以通過(guò)AD9852地址為0x1e的寄存器4倍頻，所以輸出正弦波最大頻率為100 MHz。測試時(shí)，先通過(guò)上位機或鍵盤(pán)輸入測試晶體的標稱(chēng)頻率及掃描步進(jìn)，然后以標稱(chēng)頻率為中心設置適當的起始掃描頻率及終止掃描頻率。假設一個(gè)步進(jìn)對應的頻率控制字為DFTW，則每個(gè)步進(jìn)頻率

假設步進(jìn)為1 kHz，則DFTW=0x53e2d623。AD9852進(jìn)行掃頻輸出前，首先通過(guò)鍵盤(pán)或串口設置石英晶體的標稱(chēng)頻率、起始和終止頻率、掃描步進(jìn)頻率，STM32F103ZET6初始化AD9852后，按設定參數輸出相應掃頻信號，掃頻信號經(jīng)過(guò)濾波、放大、跟隨等信號調理電路進(jìn)入π網(wǎng)絡(luò )，π網(wǎng)絡(luò )輸出信號經(jīng)過(guò)放大限幅處理后反饋到STM32F103ZET6的12位A/D輸入端，在采集數據經(jīng)過(guò)中值濾波去除毛刺處理后保存數據并比較判斷是否為諧振點(diǎn)，如果不是，諧振點(diǎn)將頻率控制字FTW會(huì )加上一個(gè)步進(jìn)頻率控制字DFTW，如此直到掃描到終止頻率為止，找出諧振頻率，最后根據公式算出石英晶體的諧振電阻。流程圖如圖5所示。

5 結束語(yǔ)

針對石英晶體參數測試系統，介紹了利用STM32F103ZET6控制AD9852作為信號源的方法。這種方法結合了傳統PC機及普通單片機測試系統的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)了前兩者的缺點(diǎn)，可以快速地測試石英晶體電參數。通過(guò)實(shí)驗測試頻率控制在0～50 MHz時(shí)，測量的頻率與平均測量值的相對偏差為<0.5×10-6，在此區間測量得到的石英晶體串聯(lián)諧振頻率精度在2×10-6以?xún)?，基本滿(mǎn)足系統設計要求。如果增加DDS參考頻率信號的穩定度以及提高信號調理電路的抗干擾能力，可大幅提高石英晶體串聯(lián)諧振頻率、串聯(lián)諧振電阻的精度，將對石英晶體電參數測試系統的應用具有重大意義。