压电、介电和静电振荡器的测量技术 第1部分：基本测量方法 征求意见稿

1压电、介电和静电振荡器的测量技术第1部分：基本测量方法本部分规定了压电、介电和静电振荡器的测量技术，包括介质谐振器GB/T2421-2020环境试验概述和指南（IEC60068-1：2013，电工电子产品环境试验第2部分：试验方法Cab：恒定湿热试验（IECGB/T2423.4-2008电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验D循环IEC60068-2-30：2005，IDT）备型样品IEC60068-2-31：2008，IDT）GB/T2423.10-2019环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦IEC60068-2-6：GB/T2423.18-2021环境试验第2部分：试验方法试验Kb：盐雾，交变（氯化钠溶液IECGB/T2423.23-2013环境试验第2部分：试验方法试验Q：密封（IEC60068-2-17:1994，IDT）2GB/T2423.28-2016电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验T：锡焊（IECGB/T2423.30-2013环境试验第2部分：试验方法试验XA和导则：在清洗剂中浸渍（IEC60068-2-45:1980/Amd1:GB/T2423.56-2023环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动和导则（IEC和选择用压电器件相关材料（InternationalElectrotechnicalVocabulary（IEV）–Partfrequencycontrol,selec））toevaluateapossiwaveforms-Terms,definitionsandalgISO80000-1数量和单位第一部分——GB3100-1993；——IEC60050（561——IEC60469:2013；3——任何其它被引用的国际标准（如IEC标准4试验和测量程序4.1概述4.2试验和测量条件4.2.1试验的标准大气条件4.2.2平衡条件4.2.3温度试验的空气流通条件44.2.5测量准确度4.2.6注意事项4.2.7替代的试验方法注：“等效”的意思是采用其它方法得到特性值4.3外观检验4.3.1概述应对振荡器进行目检以确保其状态、加工质量和表面质量良好，标志应4.4尺寸检验和规检程序54.5.1绝缘电阻图1绝缘电阻的测试电路4.5.2耐电压4.5.3输入功率4.5.3.1振荡器输入功率64.5.3.2恒温器和振荡器输入功率峰值功率，则环境试验箱的升温时间应比所测恒温器和振荡器组合4.5.3.3恒温器输入功率仅测量恒温器输入功率，使用4.5.3.2规定的试验4.5.4.1概述——为了准确测量，应特别注意，确保测量74.5.5频率温度特性4.5.5.1规定温度下或规定温度范围内的频率环境试验箱应在规定温度下达到稳定，此时振荡器已到平衡状态（见4.2.2）。使用4.5.4.2或84.5.5.2总频差环境试验箱应在规定温度下达到稳定，此时振荡器已到平衡状态（见4.2.2）。使用4.5.4.2或若详细规范要求测量频率-温度特性的重现注：在某些应用场合，可以要求频率-温度特性的重现性是：先由最低温度向最高温度升温，然后4.5.6频率负载特性4.5.7频率电压特性在调整电压后，可能立刻出现瞬时频偏，特别如瞬时频偏的幅度是关注重点，应记录该频偏。瞬时频偏期间内的最大允许频偏应4.5.8热瞬变的频率稳定性9其频率变化和温度变化的曲线类似于图8，从这两条曲线瞬时频偏的过冲规定为相对于标称频率的值（如过冲不超过2×10-7t04.5.9.1概述——有源器件的噪声因数；——振荡维持级的开环增益（或负阻——有源电路的幅度限值；——晶体谐振电阻的激励电平相关性。——稳压器。4.5.9.2起振性能电源电压从零上升到标称工作电压的斜率是线性的。上升时间tramp应选择为振荡器的起振时间规输出4.5.9.3起振时间电源电压从零上升到标称工作电压的斜率是线性的。上升时间tramp应选择为小于振荡器的起振时除非详细规范另有规定，信号的包络值是稳态峰峰幅值的90％。稳态峰稳态峰-峰幅值的90%输出测量方法既能用于单脉冲，也可用于周期性信号的测量。在后一种情况下应满足下列条件（见图thold≥100tSU；toff：应选择最小时间，使得时间的延长不会改变tSU的结果，例如toff≥100tSU。为使内部隔直电容器充分放电，在toff期间振荡器的电源电压引出端应与thold和toff公式中的因子100可减到较小的值，但应保证它不会改4.5.10稳定时间输出频率输出频率输出频率的长期稳定性频差4.5.11频率调整范围4.5.12重现性环境试验箱的温度保持在20℃~30℃,误差不超过±0.5℃。振荡器加电，并将所有工作参数调到规定），时间tr就是接通电源后输出频率返回到切若振荡器在存放期间t2放在另一个环境试验箱内，则必须使振荡器在测量前有足注：注意测量温度的单独规定，虽然测量温度和存放温度可能是同一温度，但通输出频率的输出频率的长期稳定值频差输出频率4.5.13振荡器输出电压（正弦波）对于准正弦输出波形，经常用直读式功率计或用真有效值读数电压表测量输出功率。4.5.14振荡器输出电压（脉冲）4.5.15振荡器输出波形（正弦波）................................（2）Dx——谐波失真百分比；x——谐波次数。——注意确保频谱分析仪的输入混频器不产生失真；之间放一衰减器，并在不同的功率电平下测量。衰减器的设置不能影响谐波失真百Dtotal=100-1/2....................（3）4.5.16.1概述4.5.16.2上升和下降时间..............................（4）4.5.16.3脉冲持续时间4.5.17振荡器输出功率（正弦波）测量程序应按4.5.13输出电压进行。输出功率应从输出电合适的功率计直接读数。对于准正弦波，输出功率通常用直4.5.18振荡器输出阻抗（正弦波）Z=............................（5）4.5.19互窜隔离度振荡器应按图22所示连接测试电路。将测量隔离度的——必须注意防止频谱分析仪（或选频电压表）过载，会造成信号限幅有必要在测量之前用一装置将振荡器阻断（例如，当仍然保持通电4.5.20门控振荡器的输出抑制后将另一规定信号加到控制门使其截止，并测量新的导通与截止的输出电平之比即为该频率的输4.5.21三态输出特性4.5.21.1三态禁止方式的输出电流本试验用于确定三态输出的振荡器处于禁止状态时的短路输禁止方式下的最大允许输出电流不应超过详细规范的4.5.21.2输出门控时间为测量振荡器输出级在开启／禁止方式间转换所需时间，应将振荡器按图25所示连接阻R值，以便由与振荡器输入电容组成的荡器伴随触发转换而发生的相应转换，测量触发转+VOL——基准电压；4.5.22调幅特性4.5.22.1调幅指数并施加规定的调幅信号。测量波形上的x段和y段（见图27），且调幅指数按下式计算：.................................（6）振荡器应按图26所示与规定的负载连接，只是用频谱分析仪替代示波器。频谱分析仪应具有对数刻度信号幅度指示调节频谱仪，使其显示振荡器输出频率范围内的频谱，如图f0-fm——下边带信号频率；f0+fm——上边带信号频率；d——振荡器输出频率输出信号电平（f0）与某边带信号电平之差，单位为d用下式计算调制指数m：m=10（m<0.1）.........................减器，并在不同电平下测量的方法检查过载。衰减器的设定值不应对得到的d注3：若出现显著的合成调频（见4.5.22.7）通常会引起两个不等幅的边带信号，则不能轻易采用本方法。可以用选择高调制信号频率的办法减少合成调频对频谱分析仪显示的影响（调频指数β∞)。注4：若调制波形是非正弦波，无论它是由调制信号谐波分量造成的还是由调幅非线性失真（见4.5.22.3）造成的4.5.22.2调幅灵敏度振荡器应按图29所示与规定的负载连接。将一提供规定频率调制信号的信号发生器接到振荡注：采用将调制信号叠加到直流电源电压，可4.5.22.3调幅失真（非线性）振荡器应按图29所示与规定的负载连接，只是用频谱分析仪替代示波器。频谱分析仪应具有将一具有规定频率和能使振荡器达到规定调制指数的电平的正弦波调制信号加到振荡器的外调制（f0-fm）——下边带信号频率；（f0-2fm）——由调制信号二次谐波引起的下边带；（f0-3fm）——由调制信号三次谐波引起的下边带。注：总调幅失真可通过检测振荡器的输出并用适用的失真分析仪测量该信Dtotal100=d2d3..........................4.5.22.4调幅频率响应其他规定频率处测量，给出调幅灵敏度的变化，通常4.5.22.5脉冲调幅t2——上升时间，即输出波形前沿的10％和90％t3——关断时间，即调制信号后沿的50％处与输出波形前沿50％处之间的时间间隔。4.5.22.6调幅输入阻抗33所示。电阻箱在规定的测量频率点应Z=R.................................（9）4.5.22.7调幅信号中的杂波调频中去掉。须保证使剩余的幅度调制不影响调频计4.5.23调频特性4.5.23.1调频频偏用调频表或频偏表测量输出信号的峰值频偏，并应在详细规范规定的），β=Δf...............................（10）fmfm——调制信号的频率。........................Δf——实际峰值频偏；fmult——测量的峰值频偏；M——倍频因数。），........................fm——调制信号的频率。4.5.23.2调频灵敏度振荡器应按图35所示与规定的负载连接。将一提SFM=..............................（13）4.5.23.4调频频率响应4.5.23.5调频输入阻抗4.5.24杂波响应注：根据定义，寄生响应与基频无谐波关系，因此区分振荡器产生的和从4.5.25相位噪声4.5.25.1概述平均值／有效值变换）；双边带有效值噪声减去6dB可转换成单边带相位噪声。4.5.25.2程序），4.5.25.3注意事项在锁相环路通带外，输出信号与相位噪声成正比；本系统的缺点是固有稳定度较低，不可能使用如此低的分辨4.5.26相位噪声-振动4.5.27相位噪声-声学4.5.28噪声消隐脉冲电平4.5.28.1概述4.5.28.2程序在频谱分析仪上显示的振荡器输出频谱中，测量电平达到渐进线处的噪声基线或规定频率处（fd）应将噪声电平的平均值作为基线。若频谱分析仪含有可设定很长时间常数的视频滤波器，如可设4.5.28.3注意事项——若噪声消隐脉冲电平低于频谱分析仪的阈值电平，可用4.5.25所述方法得到平的估计值；该方法完全可用，因为在低电平处，全部噪声4.5.29频谱纯度4.5.29.1概述4.5.25是关于振荡器输出频率近端较强噪声区域内（几个带宽范围内）相位噪声的测量，而本条4.5.29.2程序4.5.29.3注意事项许多场合，晶体振荡器的信号-带宽噪声比大大超过可用频谱分析仪的动态范围；在这种情况下，有必要使用窄带带阻滤波器将载波衰减到一已知量（即80dB或90dB以避免分析仪饱和。或者可以4.5.30杂波调频振荡器按图39所示连接并使其达到稳定。为防止在4.5.31相对频率起伏的均方根值4.5.31.1程序一般来说，时域稳定度测量是相对于一个稳定除以·,估计其中某一振荡器单独的相对频率起伏。这反映在下列两种方法的推导公式中。上。因此混频器的输出是一个正弦波，其频率为两个振荡器频率的差值。该差值通常在100Hz～10kHz之间。假定石英谐振器的微小调整不会明显影响振荡器的随机用规定的平均采样时间τ作出拍频周期内规定的测量次数M(τ应为拍量的时间间隔T通常比平均采样时间τ大至少一个拍频周期，可以大两个或更多拍频周期，取决于拍频B2ℴℴFk，Fk+1——以上述采样时间τ平均的拍频连续测量值。与方法1一样，若所用的基准振荡器的稳定度远优于被测振荡器，就能将所有频率起伏都归于被测间加一窄带晶体滤波器，如图42所示。对于平均采样时间τ远小于滤波器4.5.31.3注意事项4.5.31.4结果振荡器的短期频率稳定度应以图形方式给出。图43给4.5.32.1概述试验配置如图44a）和图44b）所示。4.5.32.2试验条件措施，以保证测量结果不受被试振荡器以外产生噪声电压和电场的影响，这将包括在电源和/或负载电被试振荡器应安装在接地板上。接地板末端与屏蔽室连接，连接点与屏蔽室相距不得大于0.9m。稳定网络的阻抗特性应如图45所示的限值范围内。测得该阻抗的一种实际方法如图46所示。），4.5.32.3程序振荡器应安装在屏蔽室内，并配备按以上所述的测量系应在从辐射干扰角度看能产生最坏工作条件的负载状态下进行地板水平面以上305mm±25mm，其中心应在被试振荡器的几何中心。棒状或偶极天线应在距被试振4.5.32.4测量装置0.05≤f＜0.150.15≤f＜3030≤f＜300300≤f＜1000若测量装置的输入阻抗不是50Ω,则应采用适当的匹配网络并使用适当的修正系数。4.6机械和环境试验程序4.6.1引出端强度（破坏性）4.6.1.1引出端的拉力和推力试验拉力（容差土10%)N0.5<d≤0.85对于绞合线引出端：其标称截面积是有关规范规定的单股引线截面积的总推力（容差土10%)N0.5<d≤0.8124a对于截面积为圆形引出端、带状引出端或插针式引出端，其标称截面积等于有关规范4.6.1.2线状引出端的弯曲试验本试验应按GB/T2423.60-2008试验Ub的规定进行。弯曲力（允差±10%)N5Zx=Zx——截面模量.Zx=4.6.1.3螺栓转矩试验4.6.1.4无引线引出端4.6.2.1粗检漏液体应为脱气水，水面气压应降至8.5kPa（85mbar）或更低。在打破真空环境前，不必将样品4.6.2.2细检漏4.6.3锡焊（可焊性和耐焊接热破坏性）4.6.3.1可焊性b：预热区Tt1sTt2sTs40±54.6.3.2耐焊接热TTTTTsTsTst4s0007件的进一步信息，见IECTR6006在样品的上表面测量的峰值温度T4定义为验收测试的最大值和鉴定测试的最小4.6.4温度快速变化：液槽浸渍温度冲击（非破坏性）4.6.5温度快速变化：空气中的热冲击（非破坏性）——与引出端平行的轴向；4.6.7振动（破坏性的）4.6.7.1正弦振动（非工作状态）——与引出端平行的轴向；），4.6.7.2正弦振动（工作状态）4.6.7.3随机振动（非工作状态）——与引出端平行的轴向；），4.6.7.4随机振动（工作状态）——与引出端平行的轴向；4.6.10稳态加速度（非破坏性）4.6.10.1稳态加速度（非工作状态）4.6.10.2稳态加速度（工作状态）4.6.12加速度噪声4.6.14高温试验（非破坏性）4.6.16低温试验（非破坏性）——高温试验：见4.6.14；——低温试验：见4.6.16；本试验应按GB/T2423.3-2016试验Cab的规定进行，除非详细规范另有规定，试验时间为54.6.19盐雾，交变（破坏性）4.6.20长霉试验（非破坏性）4.6.21在清洗剂中浸渍（非破坏性）4.6.22耐辐照[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