石英晶體諧振頻率測量系統

在進行寄存器配置時，按照AD9852數據手冊上的時序要求來對單片機的I／O進行相關操作，此處不再贅述。
3．2 運行狀態機與測量過程
系統的整個測量過程是一個有限狀態機，主要包括：待機狀態(Standby)、接收命令狀態(ReCMD)、配置AD9852狀態(Configuring)、測量狀態(Measuring)和數據上傳狀態(UploadDate)。狀態轉換示意圖如圖6所示。

系統的測量流程主要可歸納為計算頻率字(FTW)、配置AD9852、A／D采樣、循環采集等幾個部分。
這里的計算頻率字FTW是AD9852的一個48位寄存器。該寄存器直接控制AD9852的輸出頻率。其輸出頻率有以下關系：

其中fREF是AD9852的外接高精度晶振的頻率值，Multiple是AD9852的PLL倍頻系數。
系統在收到配置命令后，根據開始掃描頻率值計算出初始FTW值和△FTW值。然后把FTW值寫入AD9852的寄存器。待AD9852輸出穩定頻率后開始A／D采樣，多次重復測量后，將平均值存入存儲區。完成該頻點測量后，更新FTW=FTW+△FTW，然后重復上述過程，直到完成1000個頻點的測量。

4 系統測試
圖7是一個簡易的模擬測試平臺：上電極被固定在一個千分尺上，通過扭轉旋鈕來調節上下電極之間的距離，石英晶片被放置在上下電極之間。

上位機采用LabVIEW編寫的測試程序，用來與單片機通信，并顯示上傳的數據，同時顯示晶振的共振頻率，如圖8所示。圖中左側為串口以及掃描頻率的一些列設定。右側測量得到的曲線中，縱坐標表示的是共振峰的強度，單位為dB；橫坐標表示的是掃描頻率，單位為Hz。從該曲線可以看出，被測晶片的共振頻率為41．447MHz。曲線中主峰兩側都有一些小突起，這些突起應該是晶振片本身存在的寄生峰。

實驗中還對測試得到的共振峰的測量穩定性進行了測試。連續750次測得的晶振片的諧振頻率的波動范圍在100 Hz以內。進一步的實驗表明，在更長的時間范圍內(6 000次，10 min左右)，波動范圍在±200 Hz以內。

結語
結合了專用DDS芯片、檢波芯片以及包含ADC的單片機的晶振共振頻率測量系統，可以較好地完成石英晶振的諧振頻率測量，提供了一種在工業界低成本實現石英晶振快速分選的解決方案，該方案已被應用于專業的石英晶振分選設備中，整體效果令人滿意。