晶振频率测试电路
晶振频率测试电路
晶振频率测试电路超简单（转帖）大家知道用石英晶体制成的振荡器其频率稳定性很高，然而如何确定晶体的频率或判断晶体是否合格、或从众多的晶体中挑选晶体已知频率是否合乎标称值等等确是一个难题。这里介绍一种校准石英晶体频率的方法，其校频电路简单适用，无论用来挑选晶体或检查晶体的好坏、或校频等均可使用。该校频电路由集成块CD4069组成，见下图。使用时首先校准测试电路，先将频率计接于4脚，将一枚标准晶体接于A、B 两点间，再调节微调C1和C2直到频率计读数为标准晶体的频率值，此时测试电路校准完毕。然后从A、B两点取下标准晶体，接上待测晶体，此时频率计显示数即为待测晶体的标准频率值。若频率计显示为零，说明晶体是坏的；若频率计显示不稳定，说明待测晶体为不合格品。此种方法已被厂家用于检测晶体之用。
判断晶振好坏，晶振测试仪(电路)
(2010-04-20 22:41:36)
分类：无线电_音响_HiFi
标签：
it
晶振测试仪
判断晶振好坏
1.将电笔插入插座中(当然是火线),用一只晶振的脚接触电笔屁股,另一只脚用手接触,如果电笔亮,就是好的.
不知道怎么样.可以试试的! (此法只是转载)
2.接入电路看有无输出
3.替换法。
用数字电容表（或数字万用表的电容档）测量其电容,一般损坏的晶振容量明显减小（不同的晶振其正常容量具有一定的范围,可测量好的得到,一般在几十到几百PF）
4.用替换法把朋友！晶振很难用万用表判断的,正向电阻是无穷大反向电阻也是无穷大
5.如果有条件呢就用试波器看有无波型
6.用晶振测量议100元就买一个
7.最好的办法就是再电路中用万用表量一下它的两端有没有工作电压,若有的话,再有示波器量一下它的频率,若频率不对的话,很有可能它坏了
8.用10K档量一量，有一点阻值是不好的,摇一摇里面有掁动是不好的
9.可以加上电压和激励信号,用示波器一测就明白
10.你可以测测它有没有输出~在测控制电压有没。在就是他的供电
11.若大批筛选的话,可搭一个单管”晶体“震荡电路,晶体的两个端子接个两孔小插座,作为测试晶振的插孔,用示波器或频率计测试其输出信号,还可测得频率精度;若无这两种仪器,可自制一个倍压检波探头,整流成一直流电压再用万用表1V档测的震荡电压高低,以判断晶振的好坏及品质。
12.用万用表10K挡检测,无穷大为良品
》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》
晶振好坏声光测试仪(电路)
电路如图所示，它由电容三点式振荡器、射随隔离级、倍压整流电路和音响发声、闪光显示电路等组成。它能检测晶振的好坏，好晶振会发出“嘀嘀……”的声响，且了LED1，LED2闪烁发光；坏的晶体则不会发出声光信息。
》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》
一款简单晶振测试仪电路，原理电路如附图所示。图中，V1及其外围元件（包括被测晶振）共同组成一个电容三点式振荡器。当探头X1、X2两端接入被测晶振时，电路振荡。振荡信号经V2射极跟随级放大后输出，经C4耦合、D1、D2倍压整流后为V3提供偏置电流，V3导通，LED发光。若晶振不良或断路，电路则不能起振，因而LED不发光。
该装置结构简单，所用元件极为普遍，而且只要元件质量良好，装配无误，不需调试即可一次成功。探头可利用两个插孔代替。也可以选用带电缆的表笔或测试棒，但引线不宜过长。该测试议可测试频率为450KHz～49MHz的各种晶振，工作电源推荐采用6V叠层电池。
》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》
简易晶振测试电路
利用简单几个元件制作一个可测量10kHz-100MHz晶振的测试电路（电路如图），方便爱好者们在检修U盘、MP3等数码产品时遇到的晶振是否损坏，很方便、快捷。
BG1和所接阻容元件构成多频振荡器，经C3、D1、D2进行检波后，LED 上得到下正上负的电压，驱动LED发光。
若晶振已坏，LED不亮。可将此小电路安装在维修用的电源上，留两个插测晶振元件的小孔。
制作中应注意：晶振的两条引出线不能相距过近，否则振荡幅度大大减小导致发光管不亮。
为什么51系列单片机常用11.0592MHz的晶振设计
为什么51系列单片机常用11.0592MHz的晶振设计? 现在有许多极好的编译程序能显示代码，在速度和尺寸两方面都是非凡有效的。现代的编绎器非常适应寄存器和变量的使用方面，比手动编译有较好的优越性，甚至在其它常规方面，所以C应是看代码方面最合适的。 答1：因为它能够准确地划分成时钟频率，与UART(通用异步接收器/发送器)量常见的波特率相关。特别是较高的波特率(19600，19200)，不管多么古怪的值，这些晶振都是准确，常被使用的。 答2：当定时器1被用作波特率发生器时，波特率工作于方式1和方式3是由定时器1的溢出率和SMOD的值(PCON.7------双倍速波特率)决定： 方式1、3波特率= (定时器1的溢出率) 特殊时，定时器被设在自动重袋模式(模式2，TMOD的高四位为0100B)，其为： 方式1、 3波特率= 11.0592MHZ晶振的一些典型波特率如下：
更换一种计算方式，它将以修改公式达到我们需求的波特率来计算出晶振。 最小晶振频率=波特率x 384 x 2 SMOD 这就是我们所需波特率的最小晶振频率，此频率能成倍增加达到我们需求的时钟频率。 例如：波特率为19.2KH2的最小晶振频率： 3.6864=19200x384x2(波特率为19.2K的SMOD为1 ) 11.0592=3.6864x3 其中TH1是由倍乘数(3)确定 TH1=256-3=253=0FDH 用来确定定时器的重装值，公式也可改为倍乘数的因子： 晶振频率=波特率x(256-TH1)x384x2 SMOD 这是波特率为19.24K的晶振频率。 以上的例子可知，被乘数(3)是用来确定TH1： TH1=256-3=253=0FDH 19.2K波特率的晶振为 11.0592=19200x(256-0FDH)x384x2(19.2 k的SMOD为1) 其它值也会得出好的结果，但是11.0592MHZ是较高的晶振频率，也允许高波特率。
电路频率特性讲解
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电路 第四次实验 实验名称：电路频率特性（EDA） 院（系）：专业：电班 姓名：学号： 实验室: 实验组别： 同组人员：实验时间： 评定成绩：审阅教师： 电路频率特性的研究
一、 实验目的 1. 掌握低通、带通电路的频率特性； 2. 应用Multisim 软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数； 3. 应用Multisim 软件中的波特仪测试电路的频率特性。 二、 实验原理 研究电路的频率特性，即是分析研究不同频率的信号作用于电路所产生的响应函数与激励函数的比值关系。通常情况下，研究具体电路的频率特性，并不需要测试构成电路所有元件上的响应与激励之间的关系，只需要研究由工作目的所决定的某个元件或支路的响应与激励之间的关系。本实验主要研究一阶RC 低通电路，二阶RLC 低通、带通电路的频率特性。 （一）：网络频率特性的定义 电路在一个正弦电源激励下稳定时，各部分的响应都是同频率的正弦量，通过正弦量的相量，网络函数|()|H jw 定义为：. ().|()||()|j w Y H w H jw e X ?== 其中Y 为输出端口的响应，X 为输入端口的激励。由上式可知，网络函数是频率的函数，其中网络函数的模|()|H jw 与频率的关系称为幅频特性，网络函数的相角()w ?与频率的关系称为相频特性，后者表示了响应与激励的相位差与频率的关系。 （二）：网络频率特性曲线 1. 一阶RC 低通网络 网络函数： 其模为： 辐角为: 显然，随着频率的增高，|H(j ω)|将减小，即响应与激励的比值减小，这说明低频信号可以通过，高频信号被衰减或抑制。 4590 (a) RC低通网络(b) 幅频特性 (c) 相频特性 ()H j ω()) RC ?ω=().0.1/1 1/1i U j c H j R j C j RC U ωωωω=== ++
实验四 控制系统频率特性的测试(实验报告)
实验四 控制系统频率特性的测试 一． 实验目的 认识线性定常系统的频率特性，掌握用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法，根据开环系统的对数频率特性，确定系统组成环节的参数。 二．实验装置 （1）微型计算机。 （2）自动控制实验教学系统软件。 三．实验原理及方法 （1）基本概念 一个稳定的线性定常系统，在正弦信号的作用下，输出稳态与输入信号关系如下： 幅频特性 相频特性 （2）实验方法 设有两个正弦信号： 若以)(t x ω为横轴，以)(y t ω为纵轴，而以t ω作为参变量，则随t ω的变化，)(t x ω和 )(y t ω所确定的点的轨迹，将在 x--y 平面上描绘出一条封闭的曲线（通常是一个椭圆）。这 就是所谓“李沙育图形”。 由李沙育图形可求出Xm ，Ym ，φ，
四．实验步骤 （1）根据前面的实验步骤点击实验七、控制系统频率特性测试菜单。 （2）首先确定被测对象模型的传递函数, 预先设置好参数T1、T2、ξ、K （3）设置好各项参数后，开始仿真分析，首先做幅频测试，按所得的频率范围由低到高，及ω由小到大慢慢改变，特别是在转折频率处更应该多取几个点 五.数据处理 （一）第一种处理方法： （1）得表格如下： （2）作图如下： （二）第二种方法： 由实验模型即，由实验设置模型根据理论计算结果绘制bode图，绘制Bode图。
（三）误差分析 两图形的大体趋势一直，从而验证了理论的正确性。在拐点处有一定的差距，在某些点处也存在较大的误差。 分析： （1）在读取数据上存在较大的误差，而使得理论结果和实验结果之间存在。 （2）在数值应选取上太合适，而使得所画出的bode图形之间存在较大的差距。 （3）在实验计算相角和幅值方面本来就存在着近似，从而使得误差存在，而使得两个图形之间有差异 六.思考讨论 （1）是否可以用“李沙育”图形同时测量幅频特性和想频特性 答：可以。在实验过程中一个频率可同时记录2Xm，2Ym，2y0。 （2）讨论用“李沙育图形”测量频率特性的精度，即误差分析（说明误差的主要来源）答：用“李沙育图形”测量频率特性的精度从上面的分析处理上也可以看出是比较高的，但是在实验结果和理论的结果之间还是存在一定的差距，这些误差主要来自于从“李沙育图形”上读取数据的时候存在的误差，也可能是计算机精度方面的误差。 （3）对用频率特性测试系统数学模型方法的评测 答：用这种方法进行此次实验能够让我们更好地了解其过程，原理及方法。但本次实验的数据量很大，需要读取较多坐标，教学软件可以更智能一些，增加一些自动读取坐标的功能。 七.实验总结 通过本次实验，我加深了对线性定常系统的频率特性的认识，掌握了用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法。使我把书本知识与实际操作联系起来，加深了对课程内容的理解。在处理数据时，需要进行一定量的计算，这要求我们要细心、耐心，作图时要注意不能用普通坐标系，而是半对数坐标系进行作图。
实验四 系统频率特性测量(模拟实验)
实验四 系统频率特性测量 一、实验目的 1．加深了解系统及元件频率特性的物理概念。 2．掌握系统及元件频率特性的测量方法。 二、实验仪器 1．EL-AT-II 型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台 三、实验原理 1．模拟电路图 若输入信号U1（t ）=U1sin ωt,则在稳态时，其输出信号为U2（t ）=U2sin （ωt+ψ），改变输入信号角频率ω值，便可测得二组U2/U1和ψ随ω变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。 图4-1为二阶系统的模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和比例环节组成。图4-2为图4-1的方框原理图，图中2321211 2 ,,C R T C R T R R K === 。 图4-1 二阶系统的模拟电路 图4-2 二阶系统原理图
由图4-1求得二阶系统的闭环传递函数为： 2 11 22 122 2112)()()(T T K T s s T T K K s T s T T K s U s U s ++=++== φ 典型二阶系统的闭环传递函数为： 2 2 22)(n n n s s s ωζωωφ++= 对比可得：21T T K n =ω，K T T 124=ζ 若令s T 2.01=，s T 5.01=，则K n 10=ω，K 625.0=ζ 由上式可知，调节开环增益K 的值，就能同时改变系统阻尼比ζ和无阻尼自然频率n ω的值，我们可以改变k 的值，令系统处于稳定状态下。 当625.0>K ，10<<ζ，系统处于欠阻尼状态，当625.0=K ，1=ζ，系统处于临界阻尼状态， 当625.0
晶振应用的常见频率
晶振应用的常见频率 消费类电子： 1、电视主要用到的频率为：4.433619MHz，3.579545MHz，12.000MHz。DVD：16.9344MHz,27.000MHz。功放：4.500MHz，7.200MHz，12.288MHz。 音响：4.500MHz，7.200MHz。机顶盒：27.000MHz，13.500MHz，54.000MHz。遥控器：455E，4.000，MHz,32.768KHz。 2、空调主要用到的频率为：4.194304MHz，4.000MHz。 3、小家电（厨房类等）：4.000KHz,6.000MHz，4.19430MHz，32.768KHz。 4、玩具游戏类（遥控）/游戏机主要用到的频率为：6.000MHz，27.145MHz，27.125MHz，49.860MHz， 12.000MHz，24.000MHz，10.000MHz，8.000MHz，48.000MHz。 5、PMP、MP4 主要用到的频率为：27.000MHz，12.000MHz，24.576MHz。 6、照相机、摄像机主要用到的频率为：27.000MHz，54.000MHz，36.000MHz。 通讯产品： 1、固定电话主要用到的频率为：3.579545MHz 2、无绳电话主要用到的频率为：10.250MHz，10.245MHz，10.240MHz，10.100MHz，13.824MHz，32.768KHz 3、小灵通主要用到的频率为：19.2MHz 4、手机MTK 方案TCXO 主要用到的频率为：27.000MHz，24.000MHz，26.000MHz 5、无线蓝牙、GPS、RF（2.4G）汽车倒车雷达、导航主要用到的频率为：16.000MHz，12.000MHz，26.000MHz 6、对讲机主要用到的频率为：21.400MHz，21.7000MHz 电脑周边电子产品： 1、主板主要用到的频率为：14.318MHZ、24576、25MHZ、27MHZ、32.768KHZ 2、显示器主要用到的频率为：8M/14.31818MHZ、12.000MHZ、24.000MHZ、28.224MHZ 3、硬盘主要用到的频率为：23.040MHz，28.224MHz 4、光驱主要用到的频率为：33.8688MHz，16.9344MHz，18.432MHz 5、键盘主要用到的频率为：6.000MHz 6、鼠标主要用到的频率为：6.000MHz，12.000MHz，24.000MHz，无线鼠标频率很多,读卡器等 7、摄像头主要用到的频率为：12.000MHz 8、蓝牙主要用到的频率为：16.000MHz 9、无线WIFI 主要用到的频率为：25.000MHz，2.5G/3G （40.000MHz,44.000MHz）网络传输 10、ADSL 主要用到的频率为：12.288MHz，35.328MHz，50.000MHz
实验二典型环节频率特性的测试
实验二 典型环节频率特性的测试 一、实验目的 1. 掌握典型环节频率特性曲线的测试方法。 2. 根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。 二、实验设备：TKKL-1实验箱一台，超低频示波器一台。 三、实验内容 1. 惯性环节的频率特性测试。 2. 由实验测得的频率特性曲线求传递函数。 四、实验原理 1. 系统的频率特性 一个稳定的线性系统，在正弦信号作用下，它的稳态输出是与输入信号同频率的正弦信号，振幅与相位一般与输入信号不同。测取不同频率下系统的输出、输入信号的幅值比和相位差，即可求得这个系统的幅频特性和相频特性。设输入信号t X t x m ωωsin )(=，则输出信号为)sin()()sin()(?ωω?ωω+=+=t j G Xm t Y t y m 。 幅频特性 Xm Ym j G =)(ω， 相频特性 )()(ω?ω=∠j G 2. 频率特性测试——李沙育图形法 将)(t x ω、)(t y ω分别输入示波器的X 、Y 轴，可得如下李沙育图形如图5-1。 ①幅频特性测试： 由 m m m m X Y X Y j G 22)(= = ω，有 m m X Y A L 22lg 20)(lg 20)(==ωω（d B ） 改变输入信号的频率，即可测出相应的幅值比，测试原理示意图如图5-2。 . 图5-1 李沙育图形 图5-2 幅频特性测试图 ②相频特性测试： ?? ?+==)sin()(sin )(?ωωωωt Y t y t X t x m m ， 当0=t ω时，? ??==?sin )0(0 )0(m Y y x
有m m Y y Y y 2) 0(2sin )0(sin )(1 1 --==ω? 其中，)0(2y 为椭圆与Y 轴相交点间的长度， 上式适用于椭圆的长轴在一、三象限；当椭圆的 长轴在二、四象限时相位?的计算公式变为 图5-3相频特性测试图(李沙育法) 相频特性记录表 3. 惯性环节：电路如图5-4，传递函数为 1 02.01 1)()()(+= +== s Ts K s u s u s G i o 假设取C=0.1uF ，R 1=100K ，R 2=200K ， 则系统的转折频率为T f T π2/1==7.96Hz 。 图5-4惯性环节测试电路 (C R T 2=) 五、实验步骤 1．在实验箱上搭建惯性环节电路如图5-4，并接入比例环节。输入信号源，电路和信号源输出接示波器。在不致输出饱和的情况下，输入信号尽量大一些，测试输入信号的幅度（用2Xm 表示）。测试时将示波器扫描和幅值衰减档置校准位置，读出格数再转化为电压，此后，应不再改变输入信号的幅度。为读数方便，在读2Xm 、2Ym 时，可将示波器X 轴增益调到0，使光点在荧光屏上只作垂直运动。 2．调节函数信号发生器使频率由低到高（1～15Hz ）变化，测量对应的)0(2y 、2Xm 、2Ym ，数据填入表格，在转折频率附近可以多测量几点。 3．由]2/)0(2[sin ]/)0([sin )(11m m Y y Y y --==ω?绘制对数相频特性曲线。 4．根据)2/2lg(20)(m m X Y L =ω绘制对数幅频特性曲线。 5．将绘制后的波特图与准确的波特图进行对比，分析误差原因。 六、实验报告要求 1. 写出被测环节的传递函数，画出相应的模拟电路图。 2. 把实验数据和计算数据填入表格，记录李沙育图形形状和光点运动方向。 3．绘制被测环节的幅频、相频Bode 图，分析实测Bode 图产生的误差。 七、思考题： 1. 在实验中如何确定转折角频率？ 2. 用示波器测试相频特性时，若把信号发生器的正弦信号送入Y 轴，系统输出信号送至X 轴，李沙育图形会怎样变化？ m Y y 2) 0(2sin 180)(1 0--=ω?
晶振作用分类
1、晶振的作用 晶振是晶体振荡器的简称，分为有源晶振和无源晶振两种，有源晶振无需外接匹配电容，只要加电即可输出一定频率的周期波形，所以有源晶振一般是四个引脚；无源晶振严格来说不能叫晶振，只能算是晶体，因为它需要外接匹配电容才可起振，由于其起振不需要电源供电，因此称为无源晶振。晶振的作用就是为电路系统提供时钟或者时序。 2、晶振的分类 根据晶振的功能和实现技术的不同，可以将晶振分为以下四类： (1) 恒温晶体振荡器(以下简称OCXO)：这类晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态，在一定范围内不受外界温度影响，达到稳定输出频率的效果。这类晶振主要用于各种类型的通信设备，包括交换机、SDH传输设备、移动通信直放机、G PS接收机、电台、数字电视及军工设备等领域。根据用户需要，该类型晶振可以带压控引脚。OCXO的工作原理如下图所示： 图1恒温晶体振荡器原理框图 OCXO的主要优点是，由于采用了恒温槽技术，频率温度特性在所有类型晶振中是最好的，由于电路设计精密，其短稳和相位噪声都较好。主要缺点是功耗大、体积大，需要5分钟左右的加热时间才能正常工作等。 (2) 温度补偿晶体振荡器(以下简称TCXO)：其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段，主要原理是通过感应环境温度，将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。传统的TCXO是采用模拟器件进行补偿，随着补偿技术的发展，很多数字化补偿TCXO开始出现，这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO，用单片机进行补偿时我们称之为MCXO，由于采用了数字化技术，这一类型的晶振在温度特性上达到了很高的精度，并且能够适应更宽的工作温度范围，主要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。 (3) 普通晶体振荡器(SPXO)：这是一种简单的晶体振荡器，通常称为钟振，其工作原理为图1中去除“压控”、“温度补偿”和“AGC”部分，完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。
系统频率特性的测试实验报告
东南大学自动化学院课程名称：自动控制原理实验 实验名称：系统频率特性的测试 姓名：学号： 专业：实验室： 实验时间：2013年11月22日同组人员： 评定成绩：审阅教师：
一、实验目的： （1）明确测量幅频和相频特性曲线的意义； （2）掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法； （3）利用幅频曲线求出系统的传递函数； 二、实验原理： 在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设计的重点和难点。如果系统的各个部分都可以拆开，每个物理参数能独立得到，并能用物理公式来表达，这属机理建模方式，通常教材中用的是机理建模方式。如果系统的各个部分无法拆开或不能测量具体的物理量，不能用准确完整的物理关系式表达，真实系统往往是这样。比如“黑盒”，那只能用二端口网络纯的实验方法来建立系统的数学模型，实验建模有多种方法。此次实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数。准确的系统建模是很困难的，要用反复多次，模型还不一定建准。另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统，用Bode 图设计控制系统就是其中一种。 幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度之比，即)()(ωωi o U U A =。测幅频特性时， 改变正弦信号源的频率，测出输入信号的幅值或峰峰值和输输出信号的幅值或峰峰值。 测相频有两种方法： （1）双踪信号比较法：将正弦信号接系统输入端，同时用双踪示波器的Y1和Y2测量系统的输入端和输出端两个正弦波，示波器触发正确的话，可看到两个不同相位的正弦波，测出波形的周期T 和相位差Δt ，则相位差0360??=ΦT t 。这种方法直观，容易理解。就模拟示波 器而言，这种方法用于高频信号测量比较合适。 （2）李沙育图形法：将系统输入端的正弦信号接示波器的X 轴输入，将系统输出端的正弦信号接示波器的Y 轴输入，两个正弦波将合成一个椭圆。通过椭圆的切、割比值，椭圆所在的象限，椭圆轨迹的旋转方向这三个要素来决定相位差。就模拟示波器而言，这种方法用于低频信号测量比较合适。若用数字示波器或虚拟示波器，建议用双踪信号比较法。 利用幅频和相频的实验数据可以作出系统的波Bode 图和Nyquist 图。 三、预习与回答： （1）实验时，如何确定正弦信号的幅值？幅度太大会出现什么问题，幅度过小又会出现什 么问题？ 答：根据实验参数，计算正弦信号幅值大致的范围，然后进行调节，具体确定调节幅值时，首先要保证输入波形不失真，同时，要保证在频率较大时输出信号衰减后人能够测量出来。如果幅度过大，波形超出线性变化区域，产生失真；如果波形过小，后续测量值过小，无法精确的测量。
频率特性测试仪(精)
频率特性测试仪 摘要:本频率特性测量仪以 MSP430单片机为控制核心,由信号源、被测双 T 网络、检波电路、检相电路及显示等功能模块组成。其中,检波电路、检相电路由过零比较器、鉴相器、有效值检波器、 A/D、 D/A转换器等组成;被测网络采用带自举功能的有源双 T 网络;同时本设计还把 FPGA 作为 MCU 的一个高性能外设结合起来, 充分发挥了 FPGA 的高速信号处理能力和 MCU 的复杂数据分析能力;通过DDS 可手动预置扫频信号并能在全频范围和特定频率范围内为自动步进测量, 在数码管上实现频率和相位差的显示, 以及实现了用示波器观察幅频特性和相频特性。 关键词:单片机; DDS ;幅频特性;相频特性 一、方案比较与论证 1. 方案论证与选择 (1系统总体方案描述 该系统以单片机和 FPGA 为控制核心,用 DDS 技术产生频率扫描信号,采用真有效值检测器件 AD637测量信号幅度。在 FPGA 中,采用高频脉冲计数的方法测量相位差,经过单片机运算,可得到 100 Hz ~100 kHz 中任意频率的幅频特性和相频特性数据, 实现在该频段的自动扫描, 并在示波器上同时显示幅频和相频特性曲线。用键盘控制系统实现各种功能, 并且在 LCD 同步显示相应的功能和数据。系统总体设计框图如图 1所示。
图 1 系统总体框图 (2扫描信号源发生器 方案一:采用单片函数发生器。其频率可由外围电路控制。产生的信号频率 稳定度低,抗干扰能力差,灵活性差。 方案二:采用数字锁相环频率合成技术。但锁相环本身是一个惰性环节, 频率转换时间长, 整个测试仪的反应速度就会很慢 , 而且带宽不高。其原理图如图 2所示: 图 2 PPl原理图 方案三:采用数字直接频率合成技术 (DDFS。以单片机和 FPGA 为控制核心 , 通过相位累加器输出寻址波形存储器中的数据 , 以产生固定频率的正弦信号。该方案实现简单,频率稳定,抗干扰能力强。其原理图如图 3所示:
晶振基础知识
1、晶体元件参数 1.1等效电路 作为一个电气元件，晶体是由一选定的晶片，连同在石英上形成电场能够导电的电极及防护壳罩和内部支架装置所组成。 晶体谐振器的等效电路图见图1。 等效电路由动态参数L 1、C 1、R 1和并电容C 0组成。这些参数之间都是有联系的，一个参数变化时可能会引起其他参数变化。而这些等效电路的参数值跟晶体的切型、振动模式、工作频率及制造商实施的具体设计方案关系极大。 下面的两个等式是工程上常用的近似式： 角频率ω=1/11C L 品质因数Q=ωL 1/R 1 其中 L1为等效动电感，单位mH C1为等效电容，也叫动态电容，单位fF R1为等效电阻，一般叫谐振电阻，单位Ω 图2、图3、图4给出了各种频率范围和各种切型实现参数L 1、C 1、R 1的范围。 图2常用切型晶体的电感范围 图3 常用切型的电容范围 对谐振电阻来说，供应商对同一型号的任何一批中可以有3：1的差别，批和批之间的差别可能会更大。对于一给定的频率，采用的晶体盒越小，则R 1和L 1的平均值可能越高。
1.2 晶体元件的频率， 晶体元件的频率通常与晶体盒 尺寸和振动模式有关。一般晶体尺 寸越小可获得的最低频率越高。晶 体盒的尺寸确定了所容纳的振子的 最大尺寸，在选择产品时应充分考 虑可实现的可能性，超出这个可能 范围，成本会急剧增加或成为不可 能,当频率接近晶体盒下限时,应与 供应商沟通。下表是不同晶体盒可 实现的频率范围。 图4 充有一个大气压力气体 （90%氮、10%氦） 的气密晶体元件的频率、切型和电阻范围 1.3 频差 规定工作温度范围及频率允许偏差。 电路设计人员可能只规定室温频差，但对于在整个工作温度范围内要求给定频差的应 用，除了给定室温下的频差还应给出整个工作温度范围内的频差。给定这个频差时，应充分 考虑设备引起温升的容限。 通常有两种方法规定整个工作温度范围的频差。 1）规定总频差 如从-10℃—+85℃，总频差为±50×10-6，通常这种方法一般用于具有较宽频差而不采
实验三-模拟一阶系统频率特性测试实验
实验三-模拟一阶系统频率特性测试实验
实验三模拟一阶系统频率特性测试实验 一、实验目的 学习频率特性的测试方法，根据所测量的数据，绘制一阶惯性环节的开环伯德图，并求取系统的开环传递函数。 二、实验内容 利用频域法的理论，从一阶系统的开关频率特性分析闭环系统的特性。根据给定的一阶频域测试电路，使用所给的元器件搭建实验电路。利用信号发生器所产生的正弦波作为输入信号，用数字存储示波器观察并测量系统在不同频率输入信号的作用下，输出信号的幅值和相位变化情况。 1.频域分析法原理 频率特性的频域分析方法是一种图解分析方法，它根据系统的开环频率特性去判断闭环系统的性能，能够方便地分析系统中的参数对系统暂态响应的影响，从而找到改善系统性能的途径。 实验表明，对于稳定的线性定常系统，输入正弦信号所产生系统输出的稳态分量仍然是与输入信号同频率的信号，而幅值和相位的变化则是频率ω的函数。
因此，定义正弦信号输入下，系统的稳态输出与系统的输入之比为系统的频率特性，并记为 ) ()()(ωωωj U j Y j G = 式中，)(ωj G —系统的频率特性；)(ωj Y —系统的稳态输出；)(ωj U —系统的正弦输入 对一个线性系统来说，在正弦信号的作用下，系统的稳态输出仍然是一个正弦函数，其频率与输入信号的频率相同，一般情况下，输出的幅值小于输入幅值，输出的相位滞后于输入相位。当输入信号的幅值不改变而频率发生变化时，输出信号的幅值一般会随输入正弦信号频率增加而减小；相位滞后角度一般都会随输入正弦信号频率的增加而增加。 一阶模拟环节电路图如下图所示 R610k R710k R3 10k 10k R815k R110k R2 10k C1 1uF U c(t) U r(t) 其中F 1为惯性环节；F 2为放大环节（放大倍数K=5.1）。 这个系统的传递函数为：
有源晶振Oscillators及其常用频率
有源晶振引脚 有源晶振型号纵多，而且每一种型号的引脚定义都有所不同，接法也不同,下面介绍一下有源晶振引脚识别： 有点标记的为1脚，按逆时针（管脚向下）分别为2、3、4。 有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。 有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。 有源晶振是由石英晶体组成的,石英晶片之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。 压电谐振状态的建立和维持都必须借助于振荡器电路才能实现。图3是一个串联型振荡器，晶体管T1和T2构成的两级放大器，石英晶体XT与电容C2构成LC 电路。在这个电路中，石英晶体相当于一个电感，C2为可变电容器，调节其容量即可使电路进入谐振状态。该振荡器供电电压为5V，输出波形为方波。 有源晶振与无源晶振 晶振分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振的英文名称不同， 无源晶振为crystal(晶体)，有2个引脚，体积小，需借助于时钟电路才能产生振荡信号； 有源晶振叫做oscillator(振荡器)。有4只引脚，体积较大。 方形有源晶振引脚分布： 1、正方的，使用DIP-8封装，打点的是1脚。 1-NC；4-GND；5-Output；8-VCC 2、长方的，使用DIP-14封装，打点的是1脚。 1-NC；7-GND；8-Output；14-VCC 说明： 1、电源有两种，一种是TTL，只能用5V，一种是HC的，可以3.3V/5V 2、边沿有一个是尖角，三个圆角，尖角的是一脚，和打点一致。 3、石英晶体封装类型：49/U，49/T，UM-5，49/S，尺寸：5X7mm，6X3.5mm，5X3.2mm，4X2.5mm 贴片晶振(OSC)尺寸：SMD(3.2×5，6X3.5，5X7，3.2×5，6X3.5，5X7) . 全尺寸、半尺寸晶振：49/U、49/T、49/S、49/SMD、50/U/0/T、UM-1、UM-5. 圆柱形晶振尺寸：1.5ⅹ5、2ⅹ6、3ⅹ8、3ⅹ9、3ⅹ10 . 常用晶振型号
频率特性2(精)
1 引言 频率特性是一个网络性能最直观的反映。频率特性测试仪用于测量网络的幅频特性和相频特性，是根据扫频法的测量原理设计，是一种快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，可广泛应用于电子工程等领域。由于模拟式扫频仪价格昂贵，不能直接得到相频特性，更不能打印网络的频率响应曲线，给使用带来诸多不便。为此，设计了低频段数字式频率特性测试仪。该测试仪采用数字直接频率合成技术专用的集成电路AD985l产生扫频信号，以单片机和FPGA为控制核心,通过A/D和D／A转换器等接口电路，实现扫频信号频率的步进调整、数字显示及被测网络幅频特性与相频特性的数显等。该系统成本低廉，扫频范围较宽 (10 Hz～1MHz)，可方便地与打印机连接，实现频率特性曲线的打印。 2 多功能计数器设计方案 2．1 幅频和相频特性测量方案 方案1：利用公式H(s)=R(s)/E(s)，以冲击函数为激励，则输出信号的拉氏变换与系统函数相等。但是产生性能很好的冲击函数比较困难，需要对采集的数据做FFT变换，需要占用大量的硬件和软件资源，且精度也受到限制。 方案2：扫频测试法。当系统在正弦信号的激励下，稳态时，响应信号与输入激励信号频率相同，其幅值比即为该频率的幅频响应值，而两者的相位差即为相频特性值。采用频率逐点步进的测试方法。无需对信号进行时域与频域的变换计算，通过对模拟量的测量与计算完成，且精度较高。 综上所述，选择方案2。 2．2 扫描信号产生方案 方案1：采用单片函数发生器。其频率可由外围电路控制。产生的信号频率稳定度低，抗干扰能力差，灵活性差。 方案2：采用数字锁相环频率合成技术。但锁相环本身是一个惰性环节，频率转换时间长，整个测试仪的反应速度就会很慢,而且带宽不高。 方案3：采用数字直接频率合成技术(DDFS)。以单片机和FPGA为控制核心,通过相位累加器的输出寻址波形存储器中的数据,以产生固定频率的正弦信号。该方案实现简单，频率稳定，抗干扰能力强。 综上分析，采用方案3。 2．3 幅度检测方案 方案1：采用二极管峰值检测电路。但是二极管的导通压降会带来较大误差，小信号测量精度不高，而且模拟电路易受到外部的影响，稳定性不高。
频率特性的测试
汕 头 大 学 实 验 报 告 频率特性的测试 一、 实验目的 用信号发生器和示波器测量被测系统的频率特性 二、 实验仪器 TKKL-1控制理论实验箱1台、TDS1001B 数字存储示波器1台、万用表1只 三、实验原理 对于稳定的定常系统或环节，当其输入端加入一正弦信号X(t)=XmSin ωt ，它的稳 态输出是一与输入信号同频率的正弦信号，但其幅值和相位将随着输入信号的频率ω的变化而变化。即输出信号为Y （t ）＝Ym Sin(ωt+?)= Xm|G(j ω)|Sin(ωt+?),其中|G(j ω)|= Xm Ym , ? (ω)＝argG(j ω) 所以，只要改变输入信号x(t)的频率ω，就可测得输出信号与输入信号的幅值比 |G(j w)|和它们的相位?(ω)＝argG(j ω)。不断改变x(t)的频率，就可测得被测环节的幅 频特性|G(j ω)|和相频特性?(ω)。 本实验通过使用示波器分别测量输入信号及输出信号的幅值及相位关系，实现对幅 频特性及相频特性进行测量。 四、实验内容及步骤 1、本实验准备测量二阶系统的闭环频率特性（二阶系统可K=200/51,T1=0.02,T2=0.051, 也可根据需要自己选择）。 2、画出要测量的二阶系统的方框图及模拟电路图。 3、计算所设计的二阶系统的频率特性的理论值，确定要测量的关键点的频率及要测 量的频率范围，设计好实验记录表格。 4、完成实验并记录相关实验数据，验证数据的合理性。 5、二阶系统的输入信号可采用实验箱上的正弦波信号发生器的输出信号，信号的幅值及频率可以通过电位器进行调节，信号的频率可以采用实验箱上的频率计进行测量。 五、实验图和数据
常用晶振频率
常用晶振频率
常用晶振频率 32.768KHz 100KHz 200KHz 455KHz 600KHz 1MHz 1.8432MHz 2MHz 2.68MHz 3MHz 3.2MHz 3.575611MHz 3.579MHz 3.579545MHz 3.64MHz 3.6864MHz 3.6864MHz 4MHz 4.032MHz 4.09MHz 4.096MHz 4.14MHz 4.194MHz 4.195MHz 4.1952MHz 4.25MHz 4.332MHz 4.433MHz 4.433619MHz 4.49923MHz 4.5MHz 4.91MHz 4.915MHz 5MHz 5.927MHz 6MHz 6.431091MHz
7.1137MHz 7.2MHz 7.2MHz 7.3728MHz 7.3728MHz 7.6MHz 7.732MHz 7.9296875MHz 8.192MHz 8.38MHz 9.216MHz 9.216MHz 9.6MHz 9.6MHz 9.8MHz 9.83MHz 9.8304MHz 9.8304MHz 10MHz 10.01MHz 10.238MHz 10.24MHz 10.245MHz 10.245MHz 10.25MHz 10.7MHz 10.8MHz 11.013MHz 11.0592MHz 11.15MHz 11.15MHz 11.288MHz 11.5MHz 12MHz 12.288MHz 12.288MHz 12.5MHz
12.8MHz 12.8MHz 13MHz 13.25MHz 13.5MHz 13.56MHz 14MHz 14.31818MHz 14.74MHz 14.745MHz 14.7456MHz 15.36MHz 15.36MHz 15.36MHz 15.36MHz 15.4MHz 15.4MHz 15.5MHz 16MHz 16MHz 16.367667MHz 16.368MHz 16.384MHz 16.8MHz 16.8MHz 16.8MHz 16.9344MHz 16.9344MHz 17.28MHz 17.734MHz 17.734475MHz 18.432MHz 18.432MHz 19.2MHz 19.2MHz 19.3125MHz 19.44MHz
一、二阶系统频率特性测试与分析
【实验目的】 1. 掌握测量典型一阶系统和二阶系统的频率特性曲线的方法； 2. 掌握软件仿真求取一、二阶系统的开环频率特性的方法； 3. 学会用Nyquist 判据判定系统的稳定性。 【实验设备与软件】 1. labACT 实验台与虚拟示波器 2. MATLAB 软件 【实验原理】 1.系统的频率特性测试方法 对于现行定常系统，当输入端加入一个正弦信号)sin()(t X t X m ωω=时，其稳态输出是一个与输入信号频率相同，但幅值和相位都不同的正弦信号 )si n ()()si n ()(ψωωψω+=+=t j G X t Y s Y m m 。 幅频特性：m m X Y j G /)(=ω，即输入与输出信号的幅度比值，通常转换成 )(lg 20ωj G 形式。 相频特性：)(arg )(ωω?j G =，可以直接基于虚拟示波器读取，也可以用“李沙育图行”法得到。 可以将用Bode 图或Nyquist 图表示幅频特性和相频特。 在labACT 试验台采用的测试结构图如下： 被测定稳 定系统对于实验就是有源放大电路模拟的一、二阶稳定系统。 2.系统的频率测试硬件原理 1）正弦信号源的产生方法 频率特性测试时，一系列不同频率输入正弦信号可以通过下图示的原理产生。按
照某种频率不断变化的数字信号输入到DAC0832，转换成模拟信号，经一级运放将其转换为模拟电压信号，再经过一个运放就可以实现双极性电压输出。 根据数模转换原理，知 R V N V 8012 - = (1) 再根据反相加法器运算方法，得 R R R V N V N V R R V R R V 1281282282201210--=??? ??+-?-=???? ??+-= (2) 由表达式可以看出输出时双极性的：当N 大于128时，输出为正；反之则为负；当输入为128时，输出为0. 在labACT 实验箱上使用的参考电压时5V 的，内部程序可以产生频率范围是对一阶系统是0.5 H Z ~64H Z 、对二阶系统是0.5 H Z ~16 H Z 的信号，并由B2单元的OUT2输出。 2）被测对象输出信号的采样方法 对被测对象的输出信号夏阳，首先将其通过LM324与基准电压进行比较嵌位，再通过CD14538进行脉冲整形，一保证有足够的IRQ 采样时间，最后将信号送到处理器的IRQ6脚，向处理器申请中断，在中断中对模拟量V y 进行采样并模数转换，进而进行处理与计算幅值与相位。途中采用ADC089采集模拟量，以单极性方式使用，所以在出现振荡的情况下需要加入一个二极管，将V y 出现负值时将其直接拉倒0。
晶振关键参数
晶振关键参数 1、工作频率 晶振的频率范围一般在1到70MHz之间。但也有诸如通用的32.768kHz钟表晶体那样的特殊低频晶体。晶体的物理厚度限制其频率上限。归功于类似反向台面(inverted Mesa)等制造技术的发展，晶体的频率上限已从前些年的30MHz提升到200MHz。工作频率一般按工作温度25°C时给出。 可利用泛频晶体实现200MHz以上输出频率的更高频率晶振。另外，带内置PLL 频率倍增器的晶振可提供1GHz以上的频率。当需要UHF和微波频率时，声表波(SAW)振荡器是种选择。2、频率精度：1PPM=1/1,000,000 频率精度也称频率容限，该指标度量晶振实际频率于应用要求频率值间的接近程度。其常用的表度方法是于特定频率相比的偏移百分比或百万分之几(ppm)。例如，对一款精度±100ppm的10MHz晶振来说，其实际频率在10MHz±1000Hz之间。 (100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz 它与下式意义相同：1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%。典型的频率精度范围在1到1000ppm，以最初的25°C 给出。精度很高的晶振以十亿分之几(ppb)给出。 3、频率稳定性 该指标量度在一个特定温度范围(如：0°C到70°C 以及-40°C到85°C)内，实际频率与标称频率的背离程度。稳定性也以ppm给出，根据晶振种类的不同，该指标从10到1000ppm 变化很大(图2)。 4、老化 老化指的是频率随时间长期流逝而产生的变化，一般以周、月或年计算。它于温度、电压及其它条件无关。在晶振上电使用的最初几周内，将发生主要的频率改变。该值可在5到10ppm 间。在最初这段时间后，老化引起的频率变化速率将趋缓至几ppm。 5、输出 有提供不同种类输出信号的晶振。输出大多是脉冲或逻辑电平，但也有正弦波和嵌位正弦波输出。一些常见的数字输出包括：TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML 和LVDS。 许多数字输出的占空比是40%/60%，但有些型号可实现45%/55%的输出占空比。一些型号还提供三态输出。一般还以扇出数或容抗值(pF)的方式给出了最大负载。 6、工作电压 许多晶振工作在5V直流。但新产品可工作在1.8、2.5和3.3V。 7、启动时间 该规范度量的是系统上电后到输出稳定时所需的时间。在一些器件内，有一个控制晶振输出开/闭的使能脚。 8、相噪 在频率很高或应用要求超稳频率时，相噪是个关键指标。它表度的是输出频率短时的随机漂移。它也被称为抖动，它产生某类相位或频率调制。该指标在频率范围内用频谱分析仪测量，一般用dBc/Hz表示相噪。 晶振输出的不带相噪的正弦波被称为载波，在频谱分析仪上显现为一条工作频率上的垂直线。相噪在载波之上和之下产生边带。相噪幅度表示为边带功率幅值(Ps)与载波功率幅值(Pc)之比，以分贝表示： 相噪(dBc)=10log(Ps/Pc)
单片机为什么要晶振_51单片机晶振频率
单片机为什么要晶振_51单片机晶振频率首先解释一下单片机为什么需要晶振。 晶振是什么？全称是石英晶体振荡器，是一种高精 度和高稳定度的振荡器。通过一定的外接电路来，可以 生成频率和峰值稳定的正弦波。而单片机在运行的时候，需要一个脉冲信号，做为自己执行指令的触发信号，可 以简单的想象为：单片机收到一个脉冲，就执行一次或 多次指令。 第二个问题，是不是外接晶体的值可以随意选择呢？ 当然不是，这就像不同的发动机有不同的最大功率 一样，每种型号的的单片机都有最大能接受的晶体频率。
先说51，它能够外接的最大晶体是24M，AVR单片机能够外接的最大晶振是16M。更高级的可编程芯片，例如FPGA，ARM，可以达到几百M，不过暂时不在我们的考虑范围之内。 第三个问题，为什么51最大可外接24M（不同厂家的值略有不同），而AVR等高级单片机只有16M？这设计到单片机的指令结构。 51单片机用的是复杂指令集，最直接的体现就是，它需要12个时钟周期来运行一条指令，当它外接12M晶体时，时钟周期为1/12M秒，运行一条简单的指令需要
1/1M秒；而430和AVR单片机使用的是精简指令集，只需要一个时钟周期就能运行一条指令。这样看来，51最快的指令执行速度也就是2M每秒，而430或者AVR单片机的指令执行速度是16M每秒。 第四个问题，是不是所有的单片机都需要晶体？这就要回到我们最初的目的，我们给单片机接上晶体的目的是什么？
获取稳定的脉冲！那只要有合适的方法生成稳定的 脉冲，那就可以去掉外接的晶体。举例，AVR单片机， 它在单片机内部集成了一个RC振荡电路，通过对熔丝位进行编程，可以内部生产1M,2M,4M,8M的震荡频率，进 而替代相应的晶体。 缺点是振荡电路在环境比较恶劣的情况下，不是很 稳定，对一些计时要求比较严格的仪器和设备，不建议 使用。如果对时间要求不高，多一个毫秒少一个毫秒无 所谓的话，那就可以放心用了。 第五个问题，12M晶体和11.0592M晶体有什么区别？ 呵呵，其实单从指令的执行速度来看，区别不大。 采用11.0592M的唯一目的是为了获得精准的串口通信频率，简称就是波特率，它能够精准的生成9600的波特率，在串口通信中较常用。