Trimble 公司生产的 49422-C 型恒温晶振(图1),因为质量稳定,被广泛应用在各种通信设备中。随着通信设备的更新换代,一些晶振也流转到我们这些爱好者的手中。
这些晶振在设备中应用时,都设计有一些辅助电路,确保频率精度。不幸的是,装有这些辅助电路的电路板都被“垃圾佬”们扔掉了,我们拿到的仅仅是晶振的核心部件。离开这些辅助电路,晶振的稳定性不容置疑,只要电源波动不是太严重,能够保证有稳定的信号输出,但是频率就不一定是精准的10MHz。例如我手中的这只,未经校准的频率是 9,999,997.1Hz,与精确地 10MHz 差了2.9Hz(图2)。
如何将频率调整的准确一些呢,是不是也要像仪表生产厂家那样,搞一块复杂的电路板呢。能够那样做当然好,但是如果对频率精度要求不是特别的高,仅仅要求误差≤0.1Hz,方法就简单多了。
仔细看一下晶振的底面(图3),共有5条引线,其中一条是外壳相连接的公共地线,一条是+12V电源线,另外一条是信号输出线。这3条线,卖家一般都会告诉你如何连接。还剩下的那两条线,就是调整频率用的。
那么,如何使用这两条线调整频率呢,分别将这两条引线对地并电阻,对+12V并电阻都没多大作用。试着在两条引线之间并了一个100K的电阻,频率立刻上升到10MHz以上,有效。那么,并联多大的电阻最合适呢。
既然开路(相当于电阻无穷大)频率低于额定值,并上100K后就高于额定值,所需并联的电阻必然大于100K。用一个500K的电位器接上。将晶振的输出送到频率计输入端口,反复调整电位器,使频率计上显示稳定的10000000Hz。因为频率计有1个闸门时间的误差,所以频率误差可以达到1Hz之内了。
为了将频率精度调整得更精准,靠频率计已经无能为力了。示波器就可以在这里一显身手了。
将铷钟的10MHz输出接到示波器的CH1通道,将晶振的输出接到CH2通道,示波器选择X-Y工作模式。调整两个通道的增益和水平位置旋钮,使频幕上出现一个不停旋转、扭动的椭圆(不一定很光滑),这就是所谓的李沙育图形。当信号频率相同,相位不同的李沙育图形(图4)。
再仔细调整电位器,使波形停止旋转或扭动,至少5分钟之内看不出变化来,就可以确定需要并联的电阻数值了。实际上的频率误差已经远远小于0.1Hz了。
我的这个晶振最后选择的电阻是182.26K(图2,用塑料管套住了)。
用固定电阻代替电位器,然后再检查频率是否准确无误。
至此,一个又稳又准的晶振就算大功告成了。
注意几点:
1. 电位器一定要用引线连接到晶振引脚,避免直接焊接受热造成的阻值误差。
2. 因为电阻都有一定的温度系数,代替电位器的电阻一定要先放在晶振上预热,盖上一些泡沫保温更好,不少于10分钟,然后用高于 4 1/2位数字表筛选。
展示一下成果
频率精度,误差小于0.1Hz(图5、图6)
完美的波形(图7)
|