石英晶体电参数测量系统的设计与开发

论文摘要

随着数字技术、通信技术及其它相关领域技术的飞速发展，尤其是数字化电路的广泛应用，石英晶体元器件的市场需求量快速增长。同时，对石英晶体的质量也提出了更高的要求。石英晶体市场需求正朝着小型化、高精度、高基频、高性能和高稳定性的方向发展，因而对石英晶体的参数检测技术也提出了越来越高的要求。目前，国内晶体测量技术落后，主要测量设备基本依赖于进口，价格昂贵。因此，新型石英晶体测量系统的研制和开发在国内受到了高度关注。 本论文的研究内容集中在系统的硬件设计和系统调试部分，主要工作如下： 1、系统方案确立。从理论上分析了石英晶体的电气模型及基本电参数测量方法，在对各种测量方法分析和比较的基础上，选择了测量精度较高的π网络法作为本系统的测量方法，并对π网络方法的电路实现进行了说明。 2、系统方案实现。重点讨论了系统硬件设计与实现过程，详细阐述了以直接数字频率合成(DDS)技术为核心的激励信号源电路设计，以及基于PCI总线的数字采集电路实现，并概要介绍了高速数模混合电路板PCB的设计方法。 3、系统可靠性与误差分析。通过采集大量的试验数据，对系统误差产生的原因进行了理论分析，并结合系统可靠性方面的分析对本系统作出了较为全面的评估。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 石英晶体及其参数测量
• §1.2 研究背景及意义
• §1.3 主要研究内容
• §1.4 论文的组织
• 第二章 晶体电参数测量系统方案的确立
• §2.1 晶体特性及电参数等效模型
• §2.1.1 石英晶体电参数等效模型
• §2.1.2 石英晶体负载谐振频率特性
• §2.1.3 石英晶体阻抗频率特性
• §2.1.4 石英晶体电抗频率特性
• §2.2 晶体主要电参数测量方法
• §2.2.1 传输法
• §2.2.2 π型网络—零相位法
• §2.2.3 阻抗计法
• §2.3 系统方案实现
• §2.4 本章小结
• 第三章 激励信号源的设计
• §3.1 方案设计
• §3.1.1 DDS的基本原理
• §3.1.2 DDS芯片AD9951的特点
• §3.1.3 信号调理与混频电路
• §3.2 以AD9951为核心的信号源设计
• §3.2.1 AD9951引脚设置
• §3.2.2 内部寄存器工作模式设置
• §3.3 信号调理与混频电路的设计
• §3.3.1 低通滤波器设计
• §3.3.2 倍频与放大电路
• §3.3.3 功率控制电路
• §3.3.4 混频与鉴相电路设计
• §3.4 本章小结
• 第四章 高速数据采集电路设计
• §4.1 硬件结构组成
• §4.2 模数转换电路的实现
• §4.2.1 LM12H458的特点
• §4.2.2 LM12H458功能实现
• §4.3 PCI总线接口实现
• §4.3.1 S5933的功能特点
• §4.3.2 PCI总线接口的设计
• §4.4 控制逻辑实现
• §4.5 本章小结
• 第五章 电路板（PCB）的设计与调试
• §5.1 高速电路的设计
• §5.1.1 电源和滤波电容
• §5.1.2 器件布局
• §5.1.3 布线规则及应注意的问题
• §5.1.4 PCI总线的PCB设计
• §5.2 系统调试与测量结果分析
• §5.2.1 硬件电路调试
• §5.2.2 系统误差分析
• §5.2.3 系统可靠性分析
• §5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表论文目录
• 致谢