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如何校准 Trimble 晶振的频率

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发表于 2013-8-2 13:36:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
    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。

1.jpg

    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)。

3.jpg

    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。

2.jpg

    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)。

7.jpg

    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)

4.jpg

5.jpg

    完美的波形(图7)

6.jpg

发表于 2013-8-2 13:56:40 | 显示全部楼层
通常最右边那个管脚是EFC,是用可调电压来调节频率(在12V与地之间接一个电位器,抽头接到这个管脚去)。只对地接一个电阻调节频率的范围会不会低一些?楼主最好确认一下不接电阻时这个管脚对地电压,如果比较高,这样应该也是有效的(说明内部有偏压电路)
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发表于 2013-8-2 15:01:01 | 显示全部楼层
我来学习了
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发表于 2013-8-2 15:12:16 | 显示全部楼层
学习来了!支持一下
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发表于 2013-8-2 15:27:55 38hot手机频道 | 显示全部楼层
还有老兵不会的东西啊。。。
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 楼主| 发表于 2013-8-2 15:51:09 | 显示全部楼层
youngliu 发表于 2013-8-2 13:56
通常最右边那个管脚是EFC,是用可调电压来调节频率(在12V与地之间接一个电位器,抽头接到这个管脚去)。只 ...

EFC管脚是用来调整晶振频率的,但是要求控制电压非常稳定。直接从+12V取电压不行,因为一般仪器的供电电源稳定度都达不到做基准电源的指标,必须另外增加一些稳压电路。
我的这种接法是从晶振内部取得基准电压,非常稳定。
当输出稳定后,将电源电压从12V升到12.5V10分钟频率没变化,再降到10.5V,观察20分钟,输出频率仍稳定不变。
所以,如果不是需要经常调整频率精度,采用并接电阻的方法,也是可以得到精确地频率的。
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发表于 2013-8-2 16:38:41 | 显示全部楼层
学习了,2247显示的频率精度,也很高呀
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发表于 2013-8-2 17:05:41 | 显示全部楼层
来学习了~~~
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发表于 2013-8-2 17:07:44 | 显示全部楼层
好经验我是学习了,感谢分享!
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发表于 2013-8-2 18:09:04 | 显示全部楼层
想不到老兵玩频率基准也玩得炉火纯青;赞一个!
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发表于 2013-8-2 18:21:32 | 显示全部楼层

好经验我是学习了,感谢分享!
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发表于 2013-8-2 18:30:37 | 显示全部楼层
老兵1234 发表于 2013-8-2 15:51
EFC管脚是用来调整晶振频率的,但是要求控制电压非常稳定。直接从+12V取电压不行,因为一般仪器的供电电 ...


是我记错了,电位器不是跨接在GND和12V之间,是跨接在Vref与GND之间,这种恒温晶振有参考电压输出。
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发表于 2013-8-2 19:25:00 | 显示全部楼层
这种晶振很好
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 楼主| 发表于 2013-8-2 22:01:49 | 显示全部楼层
常德胜 发表于 2013-8-2 16:38
学习了,2247显示的频率精度,也很高呀

TEK2247A后面板有一个外基准输入插座,将铷钟输出的10M基准连接上,就可以使频幕显示的频率数值又准又稳。
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发表于 2013-8-2 22:52:43 | 显示全部楼层
学习学习
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发表于 2013-8-3 12:54:36 38hot手机频道 | 显示全部楼层
时间频率烧友帮顶。

那两个脚应该一个是Vref,一个是EFC。除了用李沙育法还可以将两个信号接到示波器的两个通道看相位移动。
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发表于 2013-8-3 13:40:16 | 显示全部楼层
有台HP53131,调起来就很方便了!
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发表于 2013-8-3 17:23:00 | 显示全部楼层
厉害啊,学习了
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发表于 2013-8-4 11:08:50 | 显示全部楼层
又学习一遍
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发表于 2013-8-8 02:40:58 | 显示全部楼层
学习了,谢谢老兵提供资料!我有2只,等有好设备了再调整。附图:
更多图片 小图 大图
组图打开中,请稍候......
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 楼主| 发表于 2013-8-8 11:46:31 | 显示全部楼层
xauser 发表于 2013-8-8 02:40
学习了,谢谢老兵提供资料!我有2只,等有好设备了再调整。附图:

8位的频率计不够用,至少9位的。更高位的频率计使用上其实也有局限,采样的周期过长,至少10秒钟一次,太耽误时间了。采用李沙育图形法,能够直观的看到信号变化的效果,可以很方便的将两个信号的频率误差调整到1/10Hz以下。
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发表于 2013-8-19 22:29:24 | 显示全部楼层
我是学习了,感谢分享
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发表于 2013-9-3 17:21:59 | 显示全部楼层
LZ这种方法应该是利用恒温晶振可调口内阻与外部并联电阻并联后间接调节参考端电压的原理来实现的,方法还是比较新颖的。

我这里也有恒温晶振,不过是国产的,不知LZ那个10M的铷钟用的是什么仪器?以及测频率的那台频率计的精度是多少?我一般是通过DA输出(刚好有通道不用,且DA是用的外部较高精度基准)控制恒温晶振的调节端口来调节频率的,这样可以一劳永逸的通过软件界面校准恒温晶振的频率,方便一点,另外DA输出的分辨率比电阻取值的分辨率要高。只是我这儿没有铷钟,只有频率计。
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 楼主| 发表于 2013-9-3 18:44:07 | 显示全部楼层
hillearwr 发表于 2013-9-3 17:21
LZ这种方法应该是利用恒温晶振可调口内阻与外部并联电阻并联后间接调节参考端电压的原理来实现的,方法还是 ...

我用的铷钟是美国朗讯公司(lucent)生产的基准频率源,型号:RFG-M-PB。主要用于电信中心机房,卫星地面站等部门或单位。
有关朗讯公司,请参考百度介绍:
http://baike.baidu.com/link?url=cSNAGQrn-LHYedbW7pEF_wPGFKAGEgtLE6R2t4ek7JXhDPBz9RfvZ3pnt-1e0wA96Bz59ywmXdws0SI7DWpvJK
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发表于 2013-9-5 11:08:45 | 显示全部楼层
来学习一下.
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发表于 2014-11-25 08:47:38 | 显示全部楼层
感谢分享经验。。。。
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发表于 2014-12-31 11:28:59 | 显示全部楼层
如何校准 Trimble 晶振的频率
拜读了,正需要!!!
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 楼主| 发表于 2018-3-17 15:23:25 | 显示全部楼层
这么多年了,频率仍然很稳定。
5.jpg

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发表于 2018-3-17 16:14:40 | 显示全部楼层
够准 够稳    
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发表于 2018-3-17 23:31:27 38hot手机频道 | 显示全部楼层
姜是老的辣,利用李萨如,我怎么就想不到,佩服佩服
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