基于ARM的石英晶体测试系统中DDS信号源设计

4DDS扫频输出控制

系统对DDS信号源设计的核心是控制产生0～100 MHz扫频信号，信号的质量直接决定测试精度。由于采用温度补偿晶振给AD9852提供50 MHz参考频率信号，因为AD9852产生的正弦信号是用于测试石英晶体参数的，所以对其参考频率信号稳定度要求严格，TXC0(ROJON)型温度补偿晶振频率负载波动±10%时，稳定度最大为±0.1×10-6，满足系统精度需求。根据AD9852的文档得到其输出的最大频率为

式中，fc为AD9852内部参考频率;fmax为DDS最大输出频率。fc可以通过AD9852地址为0x1e的寄存器4倍频，所以输出正弦波最大频率为100 MHz。测试时，先通过上位机或键盘输入测试晶体的标称频率及扫描步进，然后以标称频率为中心设置适当的起始扫描频率及终止扫描频率。假设一个步进对应的频率控制字为DFTW，则每个步进频率

假设步进为1 kHz，则DFTW=0x53e2d623。AD9852进行扫频输出前，首先通过键盘或串口设置石英晶体的标称频率、起始和终止频率、扫描步进频率，STM32F103ZET6初始化AD9852后，按设定参数输出相应扫频信号，扫频信号经过滤波、放大、跟随等信号调理电路进入π网络，π网络输出信号经过放大限幅处理后反馈到STM32F103ZET6的12位A/D输入端，在采集数据经过中值滤波去除毛刺处理后保存数据并比较判断是否为谐振点，如果不是，谐振点将频率控制字FTW会加上一个步进频率控制字DFTW，如此直到扫描到终止频率为止，找出谐振频率，最后根据公式算出石英晶体的谐振电阻。流程图如图5所示。

5 结束语

针对石英晶体参数测试系统，介绍了利用STM32F103ZET6控制AD9852作为信号源的方法。这种方法结合了传统PC机及普通单片机测试系统的优点，避开了前两者的缺点，可以快速地测试石英晶体电参数。通过实验测试频率控制在0～50 MHz时，测量的频率与平均测量值的相对偏差为<0.5×10-6，在此区间测量得到的石英晶体串联谐振频率精度在2×10-6以内，基本满足系统设计要求。如果增加DDS参考频率信号的稳定度以及提高信号调理电路的抗干扰能力，可大幅提高石英晶体串联谐振频率、串联谐振电阻的精度，将对石英晶体电参数测试系统的应用具有重大意义。