壓電、介電和靜電振蕩器的測量技術(shù) 第1部分：基本測量方法 征求意見稿

1壓電、介電和靜電振蕩器的測量技術(shù)第1部分：基本測量方法本部分規(guī)定了壓電、介電和靜電振蕩器的測量技術(shù)，包括介質(zhì)諧振器GB/T2421-2020環(huán)境試驗概述和指南（IEC60068-1：2013，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法Cab：恒定濕熱試驗（IECGB/T2423.4-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分試驗方法試驗D循環(huán)IEC60068-2-30：2005，IDT）備型樣品IEC60068-2-31：2008，IDT）GB/T2423.10-2019環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc：振動（正弦IEC60068-2-6：GB/T2423.18-2021環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Kb：鹽霧，交變（氯化鈉溶液IECGB/T2423.23-2013環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Q：密封（IEC60068-2-17:1994，IDT）2GB/T2423.28-2016電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗T：錫焊（IECGB/T2423.30-2013環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗XA和導(dǎo)則：在清洗劑中浸漬（IEC60068-2-45:1980/Amd1:GB/T2423.56-2023環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fh：寬帶隨機振動和導(dǎo)則（IEC和選擇用壓電器件相關(guān)材料（InternationalElectrotechnicalVocabulary（IEV）–Partfrequencycontrol,selec））toevaluateapossiwaveforms-Terms,definitionsandalgISO80000-1數(shù)量和單位第一部分——GB3100-1993；——IEC60050（561——IEC60469:2013；3——任何其它被引用的國際標準（如IEC標準4試驗和測量程序4.1概述4.2試驗和測量條件4.2.1試驗的標準大氣條件4.2.2平衡條件4.2.3溫度試驗的空氣流通條件44.2.5測量準確度4.2.6注意事項4.2.7替代的試驗方法注：“等效”的意思是采用其它方法得到特性值4.3外觀檢驗4.3.1概述應(yīng)對振蕩器進行目檢以確保其狀態(tài)、加工質(zhì)量和表面質(zhì)量良好，標志應(yīng)4.4尺寸檢驗和規(guī)檢程序54.5.1絕緣電阻圖1絕緣電阻的測試電路4.5.2耐電壓4.5.3輸入功率4.5.3.1振蕩器輸入功率64.5.3.2恒溫器和振蕩器輸入功率峰值功率，則環(huán)境試驗箱的升溫時間應(yīng)比所測恒溫器和振蕩器組合4.5.3.3恒溫器輸入功率僅測量恒溫器輸入功率，使用4.5.3.2規(guī)定的試驗4.5.4.1概述——為了準確測量，應(yīng)特別注意，確保測量74.5.5頻率溫度特性4.5.5.1規(guī)定溫度下或規(guī)定溫度范圍內(nèi)的頻率環(huán)境試驗箱應(yīng)在規(guī)定溫度下達到穩(wěn)定，此時振蕩器已到平衡狀態(tài)（見4.2.2）。使用4.5.4.2或84.5.5.2總頻差環(huán)境試驗箱應(yīng)在規(guī)定溫度下達到穩(wěn)定，此時振蕩器已到平衡狀態(tài)（見4.2.2）。使用4.5.4.2或若詳細規(guī)范要求測量頻率-溫度特性的重現(xiàn)注：在某些應(yīng)用場合，可以要求頻率-溫度特性的重現(xiàn)性是：先由最低溫度向最高溫度升溫，然后4.5.6頻率負載特性4.5.7頻率電壓特性在調(diào)整電壓后，可能立刻出現(xiàn)瞬時頻偏，特別如瞬時頻偏的幅度是關(guān)注重點，應(yīng)記錄該頻偏。瞬時頻偏期間內(nèi)的最大允許頻偏應(yīng)4.5.8熱瞬變的頻率穩(wěn)定性9其頻率變化和溫度變化的曲線類似于圖8，從這兩條曲線瞬時頻偏的過沖規(guī)定為相對于標稱頻率的值（如過沖不超過2×10-7t04.5.9.1概述——有源器件的噪聲因數(shù)；——振蕩維持級的開環(huán)增益（或負阻——有源電路的幅度限值；——晶體諧振電阻的激勵電平相關(guān)性?！€(wěn)壓器。4.5.9.2起振性能電源電壓從零上升到標稱工作電壓的斜率是線性的。上升時間tramp應(yīng)選擇為振蕩器的起振時間規(guī)輸出4.5.9.3起振時間電源電壓從零上升到標稱工作電壓的斜率是線性的。上升時間tramp應(yīng)選擇為小于振蕩器的起振時除非詳細規(guī)范另有規(guī)定，信號的包絡(luò)值是穩(wěn)態(tài)峰峰幅值的90％。穩(wěn)態(tài)峰穩(wěn)態(tài)峰-峰幅值的90%輸出測量方法既能用于單脈沖，也可用于周期性信號的測量。在后一種情況下應(yīng)滿足下列條件（見圖thold≥100tSU；toff：應(yīng)選擇最小時間，使得時間的延長不會改變tSU的結(jié)果，例如toff≥100tSU。為使內(nèi)部隔直電容器充分放電，在toff期間振蕩器的電源電壓引出端應(yīng)與thold和toff公式中的因子100可減到較小的值，但應(yīng)保證它不會改4.5.10穩(wěn)定時間輸出頻率輸出頻率輸出頻率的長期穩(wěn)定性頻差4.5.11頻率調(diào)整范圍4.5.12重現(xiàn)性環(huán)境試驗箱的溫度保持在20℃~30℃,誤差不超過±0.5℃。振蕩器加電，并將所有工作參數(shù)調(diào)到規(guī)定），時間tr就是接通電源后輸出頻率返回到切若振蕩器在存放期間t2放在另一個環(huán)境試驗箱內(nèi)，則必須使振蕩器在測量前有足注：注意測量溫度的單獨規(guī)定，雖然測量溫度和存放溫度可能是同一溫度，但通輸出頻率的輸出頻率的長期穩(wěn)定值頻差輸出頻率4.5.13振蕩器輸出電壓（正弦波）對于準正弦輸出波形，經(jīng)常用直讀式功率計或用真有效值讀數(shù)電壓表測量輸出功率。4.5.14振蕩器輸出電壓（脈沖）4.5.15振蕩器輸出波形（正弦波）................................（2）Dx——諧波失真百分比；x——諧波次數(shù)?！⒁獯_保頻譜分析儀的輸入混頻器不產(chǎn)生失真；之間放一衰減器，并在不同的功率電平下測量。衰減器的設(shè)置不能影響諧波失真百Dtotal=100-1/2....................（3）4.5.16.1概述4.5.16.2上升和下降時間..............................（4）4.5.16.3脈沖持續(xù)時間4.5.17振蕩器輸出功率（正弦波）測量程序應(yīng)按4.5.13輸出電壓進行。輸出功率應(yīng)從輸出電合適的功率計直接讀數(shù)。對于準正弦波，輸出功率通常用直4.5.18振蕩器輸出阻抗（正弦波）Z=............................（5）4.5.19互竄隔離度振蕩器應(yīng)按圖22所示連接測試電路。將測量隔離度的——必須注意防止頻譜分析儀（或選頻電壓表）過載，會造成信號限幅有必要在測量之前用一裝置將振蕩器阻斷（例如，當(dāng)仍然保持通電4.5.20門控振蕩器的輸出抑制后將另一規(guī)定信號加到控制門使其截止，并測量新的導(dǎo)通與截止的輸出電平之比即為該頻率的輸4.5.21三態(tài)輸出特性4.5.21.1三態(tài)禁止方式的輸出電流本試驗用于確定三態(tài)輸出的振蕩器處于禁止?fàn)顟B(tài)時的短路輸禁止方式下的最大允許輸出電流不應(yīng)超過詳細規(guī)范的4.5.21.2輸出門控時間為測量振蕩器輸出級在開啟／禁止方式間轉(zhuǎn)換所需時間，應(yīng)將振蕩器按圖25所示連接阻R值，以便由與振蕩器輸入電容組成的蕩器伴隨觸發(fā)轉(zhuǎn)換而發(fā)生的相應(yīng)轉(zhuǎn)換，測量觸發(fā)轉(zhuǎn)+VOL——基準電壓；4.5.22調(diào)幅特性4.5.22.1調(diào)幅指數(shù)并施加規(guī)定的調(diào)幅信號。測量波形上的x段和y段（見圖27），且調(diào)幅指數(shù)按下式計算：.................................（6）振蕩器應(yīng)按圖26所示與規(guī)定的負載連接，只是用頻譜分析儀替代示波器。頻譜分析儀應(yīng)具有對數(shù)刻度信號幅度指示調(diào)節(jié)頻譜儀，使其顯示振蕩器輸出頻率范圍內(nèi)的頻譜，如圖f0-fm——下邊帶信號頻率；f0+fm——上邊帶信號頻率；d——振蕩器輸出頻率輸出信號電平（f0）與某邊帶信號電平之差，單位為d用下式計算調(diào)制指數(shù)m：m=10（m<0.1）.........................減器，并在不同電平下測量的方法檢查過載。衰減器的設(shè)定值不應(yīng)對得到的d注3：若出現(xiàn)顯著的合成調(diào)頻（見4.5.22.7）通常會引起兩個不等幅的邊帶信號，則不能輕易采用本方法?？梢杂眠x擇高調(diào)制信號頻率的辦法減少合成調(diào)頻對頻譜分析儀顯示的影響（調(diào)頻指數(shù)β∞)。注4：若調(diào)制波形是非正弦波，無論它是由調(diào)制信號諧波分量造成的還是由調(diào)幅非線性失真（見4.5.22.3）造成的4.5.22.2調(diào)幅靈敏度振蕩器應(yīng)按圖29所示與規(guī)定的負載連接。將一提供規(guī)定頻率調(diào)制信號的信號發(fā)生器接到振蕩注：采用將調(diào)制信號疊加到直流電源電壓，可4.5.22.3調(diào)幅失真（非線性）振蕩器應(yīng)按圖29所示與規(guī)定的負載連接，只是用頻譜分析儀替代示波器。頻譜分析儀應(yīng)具有將一具有規(guī)定頻率和能使振蕩器達到規(guī)定調(diào)制指數(shù)的電平的正弦波調(diào)制信號加到振蕩器的外調(diào)制（f0-fm）——下邊帶信號頻率；（f0-2fm）——由調(diào)制信號二次諧波引起的下邊帶；（f0-3fm）——由調(diào)制信號三次諧波引起的下邊帶。注：總調(diào)幅失真可通過檢測振蕩器的輸出并用適用的失真分析儀測量該信Dtotal100=d2d3..........................4.5.22.4調(diào)幅頻率響應(yīng)其他規(guī)定頻率處測量，給出調(diào)幅靈敏度的變化，通常4.5.22.5脈沖調(diào)幅t2——上升時間，即輸出波形前沿的10％和90％t3——關(guān)斷時間，即調(diào)制信號后沿的50％處與輸出波形前沿50％處之間的時間間隔。4.5.22.6調(diào)幅輸入阻抗33所示。電阻箱在規(guī)定的測量頻率點應(yīng)Z=R.................................（9）4.5.22.7調(diào)幅信號中的雜波調(diào)頻中去掉。須保證使剩余的幅度調(diào)制不影響調(diào)頻計4.5.23調(diào)頻特性4.5.23.1調(diào)頻頻偏用調(diào)頻表或頻偏表測量輸出信號的峰值頻偏，并應(yīng)在詳細規(guī)范規(guī)定的），β=Δf...............................（10）fmfm——調(diào)制信號的頻率。........................Δf——實際峰值頻偏；fmult——測量的峰值頻偏；M——倍頻因數(shù)。），........................fm——調(diào)制信號的頻率。4.5.23.2調(diào)頻靈敏度振蕩器應(yīng)按圖35所示與規(guī)定的負載連接。將一提SFM=..............................（13）4.5.23.4調(diào)頻頻率響應(yīng)4.5.23.5調(diào)頻輸入阻抗4.5.24雜波響應(yīng)注：根據(jù)定義，寄生響應(yīng)與基頻無諧波關(guān)系，因此區(qū)分振蕩器產(chǎn)生的和從4.5.25相位噪聲4.5.25.1概述平均值／有效值變換）；雙邊帶有效值噪聲減去6dB可轉(zhuǎn)換成單邊帶相位噪聲。4.5.25.2程序），4.5.25.3注意事項在鎖相環(huán)路通帶外，輸出信號與相位噪聲成正比；本系統(tǒng)的缺點是固有穩(wěn)定度較低，不可能使用如此低的分辨4.5.26相位噪聲-振動4.5.27相位噪聲-聲學(xué)4.5.28噪聲消隱脈沖電平4.5.28.1概述4.5.28.2程序在頻譜分析儀上顯示的振蕩器輸出頻譜中，測量電平達到漸進線處的噪聲基線或規(guī)定頻率處（fd）應(yīng)將噪聲電平的平均值作為基線。若頻譜分析儀含有可設(shè)定很長時間常數(shù)的視頻濾波器，如可設(shè)4.5.28.3注意事項——若噪聲消隱脈沖電平低于頻譜分析儀的閾值電平，可用4.5.25所述方法得到平的估計值；該方法完全可用，因為在低電平處，全部噪聲4.5.29頻譜純度4.5.29.1概述4.5.25是關(guān)于振蕩器輸出頻率近端較強噪聲區(qū)域內(nèi)（幾個帶寬范圍內(nèi)）相位噪聲的測量，而本條4.5.29.2程序4.5.29.3注意事項許多場合，晶體振蕩器的信號-帶寬噪聲比大大超過可用頻譜分析儀的動態(tài)范圍；在這種情況下，有必要使用窄帶帶阻濾波器將載波衰減到一已知量（即80dB或90dB以避免分析儀飽和。或者可以4.5.30雜波調(diào)頻振蕩器按圖39所示連接并使其達到穩(wěn)定。為防止在4.5.31相對頻率起伏的均方根值4.5.31.1程序一般來說，時域穩(wěn)定度測量是相對于一個穩(wěn)定除以·,估計其中某一振蕩器單獨的相對頻率起伏。這反映在下列兩種方法的推導(dǎo)公式中。上。因此混頻器的輸出是一個正弦波，其頻率為兩個振蕩器頻率的差值。該差值通常在100Hz～10kHz之間。假定石英諧振器的微小調(diào)整不會明顯影響振蕩器的隨機用規(guī)定的平均采樣時間τ作出拍頻周期內(nèi)規(guī)定的測量次數(shù)M(τ應(yīng)為拍量的時間間隔T通常比平均采樣時間τ大至少一個拍頻周期，可以大兩個或更多拍頻周期，取決于拍頻B2??Fk，F(xiàn)k+1——以上述采樣時間τ平均的拍頻連續(xù)測量值。與方法1一樣，若所用的基準振蕩器的穩(wěn)定度遠優(yōu)于被測振蕩器，就能將所有頻率起伏都歸于被測間加一窄帶晶體濾波器，如圖42所示。對于平均采樣時間τ遠小于濾波器4.5.31.3注意事項4.5.31.4結(jié)果振蕩器的短期頻率穩(wěn)定度應(yīng)以圖形方式給出。圖43給4.5.32.1概述試驗配置如圖44a）和圖44b）所示。4.5.32.2試驗條件措施，以保證測量結(jié)果不受被試振蕩器以外產(chǎn)生噪聲電壓和電場的影響，這將包括在電源和/或負載電被試振蕩器應(yīng)安裝在接地板上。接地板末端與屏蔽室連接，連接點與屏蔽室相距不得大于0.9m。穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性應(yīng)如圖45所示的限值范圍內(nèi)。測得該阻抗的一種實際方法如圖46所示。），4.5.32.3程序振蕩器應(yīng)安裝在屏蔽室內(nèi)，并配備按以上所述的測量系應(yīng)在從輻射干擾角度看能產(chǎn)生最壞工作條件的負載狀態(tài)下進行地板水平面以上305mm±25mm，其中心應(yīng)在被試振蕩器的幾何中心。棒狀或偶極天線應(yīng)在距被試振4.5.32.4測量裝置0.05≤f＜0.150.15≤f＜3030≤f＜300300≤f＜1000若測量裝置的輸入阻抗不是50Ω,則應(yīng)采用適當(dāng)?shù)钠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)并使用適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)。4.6機械和環(huán)境試驗程序4.6.1引出端強度（破壞性）4.6.1.1引出端的拉力和推力試驗拉力（容差土10%)N0.5<d≤0.85對于絞合線引出端：其標稱截面積是有關(guān)規(guī)范規(guī)定的單股引線截面積的總推力（容差土10%)N0.5<d≤0.8124a對于截面積為圓形引出端、帶狀引出端或插針式引出端，其標稱截面積等于有關(guān)規(guī)范4.6.1.2線狀引出端的彎曲試驗本試驗應(yīng)按GB/T2423.60-2008試驗Ub的規(guī)定進行。彎曲力（允差±10%)N5Zx=Zx——截面模量.Zx=4.6.1.3螺栓轉(zhuǎn)矩試驗4.6.1.4無引線引出端4.6.2.1粗檢漏液體應(yīng)為脫氣水，水面氣壓應(yīng)降至8.5kPa（85mbar）或更低。在打破真空環(huán)境前，不必將樣品4.6.2.2細檢漏4.6.3錫焊（可焊性和耐焊接熱破壞性）4.6.3.1可焊性b：預(yù)熱區(qū)Tt1sTt2sTs40±54.6.3.2耐焊接熱TTTTTsTsTst4s0007件的進一步信息，見IECTR6006在樣品的上表面測量的峰值溫度T4定義為驗收測試的最大值和鑒定測試的最小4.6.4溫度快速變化：液槽浸漬溫度沖擊（非破壞性）4.6.5溫度快速變化：空氣中的熱沖擊（非破壞性）——與引出端平行的軸向；4.6.7振動（破壞性的）4.6.7.1正弦振動（非工作狀態(tài)）——與引出端平行的軸向；），4.6.7.2正弦振動（工作狀態(tài)）4.6.7.3隨機振動（非工作狀態(tài)）——與引出端平行的軸向；），4.6.7.4隨機振動（工作狀態(tài)）——與引出端平行的軸向；4.6.10穩(wěn)態(tài)加速度（非破壞性）4.6.10.1穩(wěn)態(tài)加速度（非工作狀態(tài)）4.6.10.2穩(wěn)態(tài)加速度（工作狀態(tài)）4.6.12加速度噪聲4.6.14高溫試驗（非破壞性）4.6.16低溫試驗（非破壞性）——高溫試驗：見4.6.14；——低溫試驗：見4.6.16；本試驗應(yīng)按GB/T2423.3-2016試驗Cab的規(guī)定進行，除非詳細規(guī)范另有規(guī)定，試驗時間為54.6.19鹽霧，交變（破壞性）4.6.20長霉試驗（非破壞性）4.6.21在清洗劑中浸漬（非破壞性）4.6.22耐輻照[1]IECTR60068-3-12:2014.Environmentaltesting-Part3-12:Supportingdocumentationandguidance-Melhodtoevaluateapossiblelead-freesolderreflowtemperatureprofile[2]IEC60122-1:2002,Quartzcrystalunitsofassessedquality–Part1:Generic[3]IEC60679-2:1981,Quartzcrystalcontrolledoscillators–Part2:Guidetotheuseofquartzcrystalcontrolledoscillators[4]IEC60679-3:2012,Quartzcrystalcontrolledoscillatorsofassessedquality–Part3:Standardoutlinesandleadconnections[5]IEC60679-4,Quartzcrystalcontrolledoscillatorsofassessedqualify–Part4:Sectionalspecification–Capabilityapproval[6]IEC60679-5,Quartzcrystalcontrolledoscillatorsofassessedquality–Part5:[7]IEC60748-2,Semiconductordevices-integratedcircuits-Part2:Digitalintegratedcircuits[8]IEC60749-26,Semiconductordevices-Mechanica