對晶振的負載諧振頻率進行測量有很多種方法，直接阻抗法就是其中一種，它使用網(wǎng)絡分析儀，比物理負載電容法等其它方法更加準確、方便并且成本更低。本文介紹如何使用直接阻抗法進行測量并通過實測數(shù)據(jù)說明它好于其它測量方法的原因。

　　在 晶振參數(shù)測量中，由于Fs和Fr阻抗相對較低，按IEC 444和EIA 512進行Fs/Fr測量沒有什么困難，問題主要在于負載諧振頻率(FL)的測量，特別是負載電容(CL)很低的時候。晶振在負載諧振頻率處阻抗相對較高，用50Ω網(wǎng)絡分析儀測量較高阻抗要求測量設備具備很高穩(wěn)定性和高精度，一般來說這樣的要求不切實際，成本太高，因此技術人員又開發(fā)了幾種負載諧振頻率測量方法，如計算法、物理負載電容法等，這些方法設計用于測量低阻抗晶振，這樣就可使用低精度設備。我們下面先對各種方法作一比較。

　　負載諧振頻率測量法

　　1. 計算法

　　根據(jù)IEC 444規(guī)定，被測器件(DUT)在約±45°對其動態(tài)參數(shù)進行測量，負載諧振頻率根據(jù)±45°數(shù)據(jù)“計算”得到。

　　該方法的優(yōu)點在于被測器件在相對較低阻抗即接近25Ω處進行測量，因此測試對寄生分量的軟件補償要求相對簡單。它的缺點在于被測器件不是在最終使用條件下進行測試，即不在相移等于規(guī)定的CL/FL處進行測試，如果晶振性能嚴格遵循四器件模型，那么這個方法也是可以接受的，但當晶振是非線性時(即不符合四器件模型)，F(xiàn)L的測量就不夠精確。

　　如果已經知道被測器件是一個線性晶振，則可以使用這個方法來測量;但在大多數(shù)場合下，需要先有一個測試方法來告訴你它是否是線性的，所以計算法不實用，除非你在測試前已經知道晶振是線性的。

　　那么晶振的線性度究竟有什么影響呢?從電路應用觀點來看，只要晶振有一穩(wěn)定(可重復)明確的阻抗-頻率曲線，并且在振蕩器中功能正常，它就是一個好晶振，是不是線性沒有關系，非線性晶振并不意味著是一個壞晶振。

　　而晶振設計人員則認為，市場趨勢是向小型化方向發(fā)展，如AT帶狀晶振和SMD晶振，與大的圓形晶振不同，小型晶振采用矩形坯料，此時再應用四器件模型比較困難。不過測量有問題并不表示它是一個壞晶振，只不過還需要一些能夠在不涉及非線性條件更精確測量晶振的測試方法或系統(tǒng)，以提供更多信息，如寄生模式在不同溫度下對晶振性能的影響情況等。

　　從晶振測量角度來看，計算法不適用于測試非線性晶振，因為測量精確度取決于晶振特性，而它的差異很大，如果存在其它適用的測試手段就應該放棄使用這種方法

　　2. 物理負載電容法

　　如IEC 444標準所述，該方法的基本概念是用一個實際電容與晶振串聯(lián)，然后在指定負載電容下測量晶振，并對兩者同時進行測量。這與計算法相比是一個很大的改進，因為沒有過多估計，而且網(wǎng)絡分析儀是在相對較低的阻抗上測量負載諧振頻率。

　　該方法已被廣泛采用，它有下面一些優(yōu)點：

　　·相比于計算法，負載諧振頻率具有良好的可重復性。

　　·不同機器之間可通過調整物理負載電容很容易實現(xiàn)一致，無需改變任何軟件參數(shù)，只要有一張按不同用戶、供應商、設備、頻率、測試前端配置等做出的負載電容對照表即可。

　　·測量速度較快

　　但它也有一個明顯的缺點，即串聯(lián)諧振頻率(Fr)、諧振電阻(Rr)和靜態(tài)電容(Co)值不能通過一次測試精確得到，被測器件必須測兩次，即裝上和不裝負載電容進行測試，這樣所有參數(shù)才能達到一定的精度，但這些測量在做完驅動電平相關性(DLD)和寄生模式測量后非常困難(根據(jù)IEC 444-6，DLD和寄生測量兩者都是基于串行測量而不是負載測量的)。

　　物理負載電容法的問題是，如果我們更深入地看一下它的“優(yōu)點”就會問，如果它足以進行精確測量，那為什么還要查負載電容表呢?答案顯而易見：這個方法還不夠好，但因為看起來沒有其它更好的方法，所以我們只能接受它。

　　該方法之所以難于達到所需的精確度是因為：

　　·寄生分量(CX和CY)對精度的影響很大，并且很難補償。

　　·IEC 標準定義了一個具有最小寄生分量(CX和CY)的“理想”測試夾具，但“理想”測試夾具不適用于大批量自動測量，所以“最小寄生”很難得到。由于寄生分量過大，“理想”測試夾具中可變負載電容會危及夾具的“理想”狀態(tài)。·許多工程師作了很多努力試圖補償CX和CY以達到一個可接受的水平，但一切努力都無果而終。

　　·更深入地看一下問題的實質會發(fā)現(xiàn)，寄生分量并不限于CX和CY，它可能包括具有LX和LY等的整個電路，這就是為什么我們使用的表也將頻率列為一個變量。

　　該方法主要技術難點在于，有關校正物理負載電容以及在晶振與電容結合處補償寄生電容和電感的技術問題仍然有很大部分沒有解決。