恒温晶振环境温度特性测试系统设计 韩文博 （中国电子科技集团公司第５４研究所，河北石家庄，０５００８１） 摘要：本文介绍了恒温晶振环境温度特性测试系统，阐述了该系统的设计要点和关键技术，包括测试系统的功能设计、硬件及 软件设计。目前该系统已经成功应用于恒温晶振的批量生产，在恒温晶振的科研与生产中发挥了巨大的作用。 关键字：恒温晶振；温度特性；程控电源；温度监测 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ Ｈａｎ Ｗｅｎｂｏ （Ｃｈｉｎａ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｇｒｏｕｐ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ５４，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｈｅｂｅｉ，０５００８１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ， ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｐｐｌｌｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｈａｓ ｐｌａｙｅｄ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ０引言 流、电容滤波，变为高压直流，高压直流通过开关管通断变为高压 温槽温度直接决定了恒温晶振的频率稳定性，在批量生产过 高频脉冲，再通过变压器将高压高频脉冲耦合为低压高频脉冲，程中，恒温晶振在预贴装后，由于元器件值的离散，必然会出现温 低压高频脉冲经过输出整流滤波电路变为低压直流输出，ＰＣ与 槽温度偏离拐点的现象，为了保证恒温晶振的频率稳定性，对其 ＭＣＵ通信，通过ＭＣＵ控制输出反馈电路来实现开关电源的输出电 进行温度特性测试必不可少，并通过对拐点电阻的调试，保证恒 压调节。从低温到高温，由于恒温晶振功率变化很大，每个开关电源 温晶振的温度特性在合格范围之内。本文介绍了一种批量测试装 置，可以完成大批量恒温晶振环境温度特性测试，具有多电压兼 输出电流的最大变化范围有几十安，从开关电源输出到晶振电源 端供电线上的压降不可忽略，需在测试板上添加稳压器，将导线 容、多封装兼容，测试数量大、测试精度高的优点。 １系统功能要求 根据生产测试要求，测试系统可以在一４５℃ ８５＂Ｃ范围内正 上的压降降在稳压器之前，以保证晶振的电源稳定性。 可调节稳压器选用ＡＭＳ１０８４一ＡＤＪ，其调节电路如图２。 常工作；可以测试恒温晶振的频率、供电电压、环境温度；可以兼 容测试多种产品。 ２系统硬件设计 测试系统硬件主要由快温变试验箱、计算机、高分辨率计数器、 铷原子频率标准、控制盒、测试机架、测试板（包含多封装多电压兼 容、温度监测、频率信号传输等功能）、可程控开关电源等组成。 ２．１程控电源及电压检测电路设计 程控电源设计包括程控开关电源设计与程控稳压器设计。 ＡＭＳｌＯ８４－ＡＤＪ输出电压通过Ｒ１和Ｒ２来调节，ＩＡＤＪ非常小 可忽略不记，Ｒｌ固定，通过调节Ｒ２的值来调节输出电压，使用 数字电位器代替Ｒ２来实现程控稳压器的功能。 电压检测电路通过模拟开关选通开关电源的电压值到ＭＣＵ 的ＡＤ输入端，ＭＣＵ通过计算实现检测开关电源电压值的功能， 并通过软件实现电压值的存储。 ２．２频率信号传输电路 程控开关电源基本原理如图１：交流市电输入，通过ＥＭＣ滤 ＣＤ７４ＨＣ４０５１是一款八选一高频模拟开关，工作温 波电路隔离市电与开关电路之间的高频干扰，之后通过全桥整 度－５５℃ １２５℃，在电源电压为５ｖ的情况下，其一３ｄＢ带宽为 ２１ ｌ ■■■Ｉ 设计与研发 ２０坩．， 保存测试数据等功能。 ｌ８０Ｍｌｌｚ．满 他用要求，对其进行３层级联理论最大测试数量为 试时序设定、显示测试数 以及打＂、５１２ｔ ｃｓ。通过卡５ｌ拟开关将品振的频率信号分时传输至高分辨率 频 钲汁数器， 分辨率频率ｉ１‘数器将恒温晶振的频率信号与铷 频 标准进行比对，得到准确的频率值，计算机读取频率值 ｊ｝记求 ２－３温度监测电路 ４结束语 恒温晶振环境温度特性测试系统已经全部完成并投入牛产， 测试系统具有集成度高，可靠性离的优点，减少了设备维护成本， 提高ｒ测试能力，降低＇ｆ，劳动强度，该系统对于恒温品抓的科研 Ⅷ ｒＯ１怂一款Ｔ０９２封装的宽温高精度温度传感器，分辨牢 生产 有重要意义。 ０．０６２５℃，町实现５Ｏ℃到ｌ５Ｏ℃温度范 的测量。将ＭＬＴＯ１放 置ｆ每块测试板的中心位置，悬空高度卜ｊ品振高度一致，ＭＣＵ与 ＭＩ Ｔ０ｌ通信 ｆ：传温度数据至计算机。 ５月第一版 ２００８． 参考文献 【１１赵声衡，赵英．晶体振荡器ｌＭ】＿北京：科学出版社．２００８年 【２】黄华．程控开关稳压电源的设计【ＪＪ．世界电子元器 件，２Ｏ１２，（Ｏ２）：６９—７２． ３系统软件设计 软件设计包括ＭＣＵ程序设计与上位机程序设计。 也进行仞始化没置，等待接收指令，判断指令，执行相 【３】吕俊亚。一种基于单片机的温度控制系统设计与实现…．计 心操作 继续等待接收下一指令。 算机仿真，２０１２．２９（０７）：２３０—２３３． ４ｌ孙龙涛，赵月琴．模拟电子开关阵列的测试系统设计 ．机 ¨ 饥 序由 编写，主要实现的功能有通道选择、电源电 【压选择及榆洲、测试并保存测试板温度、设定温度试验箱温度、测 ＭＣ｛ 械与电子，２０ｌ４，（０８）：６２—６５． （上接第２０页） ４结语 成小较 蠲，Ｉ Ｊ＿以利用光伏发电系统实现建筑供电，根据工矿氽业 第 Ｕ较人， 设计发电系统时要考虑到建筑使用功能以及环境特 参考文献 设计…．煤，２０１４，ｌ３（７）：３１—３３． 技术，２Ｏ １ ４，３３（６）：２７６—２７８． 矿俞＝业建筑由卜所处位置较为偏僻，采用城市供电的方式 ｌ１１杜秀峰．工矿企业太阳能光伏建筑一体化（ＢＩＶＰ）发电系统的 建筑需求波汁发电系统，降低供电成本。由于不同工矿周边环境 【２１荣雪琴．矿井照明设备的光伏蓄电池控制器的设计…．煤炭 ３】邹颖．绿色建筑并网型光伏发电系统设计［Ｄ】．湖北工业大 点，针埘性的设汁光伏发电系统，保证建筑供电的同时，降低发电 『学．２０１３． 成本。）匕伏技『乜具有节能、环保、可再生等特点，十分适用于工矿 『４１张海峰，司杨，袁俊福基于单片机的太阳能电池板监测系 余业川边建筑，在工矿企业建筑叶Ｊ的推』、‘与应用也有着良好的发 统的设计…．煤炭技术，２０ｌ２，３１（９）：１８９—１９１． 展前景。
