晶振的检测方法
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压控频率线性度的检测
晶振主要技术参数的检测
DAPU 图2中为理想的压控频率曲线，B和C为偏离A的极限曲线(平行于A线），D为实 际的压控频率曲线。
输出信号为方波的检测 a占空比测试 按图1连接，用示波器检测晶振的一个振荡周期，将波形上下半周期所占的时间
波，负载变化波形应无明显变化，测试探头接频率计，频率计读数应稳定不乱
（达到1 x 10-7），而且改变压控电压，频率计读数随压控电压的变化而均匀变
化，压控电压不变时频率也相对稳定，尤其是压控牵引频率的高端不应有跳频、
乱频现象。
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晶振主要技术参数的检测 输出信号为方波的检测： e负载能力的检测 按图1连接，图l中的负载参照图4设置，测试探头接示波器，示波器测得波形为
方波，负载变化波形应无明显变化，测试探头接频率计，频率计读数应稳定不乱 （达到1 x 10-7），而且改变压控电压，频率计读数随压控电压的变化而均匀变
DAPU 化，压控电压不变时频率也相对稳定，尤其是压控牵引频率的高端不应有跳频、
乱频现象。
图4中TTL适用于54/74系列的标准TTL和高速TTL电路，CL为15pF(应包含探头
拉力台
4
振动实验
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 204
振动试验台
5
机械冲击实验
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 213
机械冲击台
6
跌落实验
GB 2423.8 自由跌落试验方法
跌落试验机
7
稳态加速度
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 212
离心机
直流电源： 电压稳定度优于5x 10-4，
纹波小于1mv。
环境试验设备：
恒温范围-40°C ~ +100°C，均匀度优于 ±2°C，波动小于±0.5°C的高低温试验箱。
频率标准: 铷钟或石英频标频率精度高于被测频率 一个数量级以上。
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晶振主要技术参数的检测
表示振荡器频谱纯度的性能参数，通常定义为在距离载波频率偏移某一频率处的1Hz带宽 内噪声功率与载波功率比之。
相对于机械调节范围也称电调范围(含电压范围、频率牵引范围、斜率、线性度等指标) 。
相对于电调范围也称机械调节范围，通过手动调节内部可调电位器引起的最大频率变化范 围。
晶振接通电源后，一段时间内输出频率用变化曲线来描述的频率-时间特性。
低温试验箱
8
电冲击实验
企业标准
电冲击测试仪
晶振可靠性测试项目
机械类实验可靠性测试项目:
1 3
DAPU 测试内容
可焊性实验 引出端强度实验
参照标准
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 208
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 211
测试设备 锡炉、可焊性试验台
晶振参数的定义
频率准确度
出厂校准值，在规定条件下，晶振输出频率相对于标称频率的允许偏离值。
老化率
分日、年、10年、20年…. 老化率 ，随时间变化引起晶体振荡器的频率偏移。
温度稳定度 频率短期稳定度 相位噪声 压控特性 手调频率范围 开机特性
振荡器输出频率受温度变化的影响。
DAPU 晶振输出频率相对于其平均值随即起伏特性的量度。
封壳
QC5 检测
表面清洁
QC6 检测
· 橙色为重点工序
QA
包装
晶振可靠性测试项目
环境类实验可靠性测试项目:
测试内容
参照标准
测试设备
1 2 3
DAPU 气密性实验
盐雾试验 温度冲击实验
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方法 112
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方法 101
（fl –f0’）/ f0’……………. (5) （fh –f0’）/ f0’……………. (6)
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晶振主要技术参数的检测
压控频率线性度的检测 a测试压控频率线性度特性值时，按压控电压从低到高，每隔0.2V
（或0.5V）测量一个频率将测试结果如图2绘制，则压控频率线性 度δ可按公式(7)计算:
电源特性
含工作电压、启动电流(功率)、工作电流 (功率) 、电压特性。
外形封装
含外形尺寸、封装形式、管脚定义。
晶振测试的主要检测设备
频率计数器: 12位以上高分辨率频率计。
相噪测试仪: 底噪源需要达到-170dBc。
DAPU 示波器:
100MHz;300 MHz 或 500 MHz。
所需的时间即为上升沿、下降沿的特性值。
DAPU
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晶振主要技术参数的检测
输出信号为方波的检测
c 抖动的测试
用不低于500MHz的示波器对晶振进行每次2µS的随机取样，取样10次(非连续)，
测量和计算出每个周期的时长（精确至0.001nS），然后取其最大值与最小值之
频率重现性 输出信号
在规定使用温度（例如：25±2°C）下，以稳定条件工作的振荡器关机后，保持在规定的 使用温度（例如：25±2°C）下一段规定的时间（例如：24小时），然后开机，工作规定 时间内，其输出频率与振荡器关机前的稳定频率之差。
占空比、上升沿、下降沿、负载能力、输出电压、输出阻抗等。常见的输出信号可分为： 正弦波、方波、削顶正弦波、PECL。
换开关置于合适的电流档，测试探头接频率计，开启电源开关，立刻读取万用表的
DAPU 电流值即为启动电流的特性值。
b恒温电流(或稳态功耗) 当频率计读数趋于稳定时（达到1 x 10/-7），工作电流也稳定不变，此时电流表 的电流值即为恒温电流的特性值，若技术要求规定稳态功耗，即按公式P=IV换算。 c电压频率特性 将电源电压调准在标准值V0上，压控电压调到压控基准电压VC0上，晶振经一段
DAPU δ=δF/ΔF×100%
压控频率线性度的检测 b若只判断某点压控电压的频率是否满足线性度指标要求时，可按公式(8)计
算出某点压控。
电压满足线性度指标要求的上下限频率Fg和Fd，将压控电压调到某点电压
Vx上，测得频率Fx应在上下限频率Fg和Fd 之间。 Fx= f0+KVx(1±δ/2)…………………….(8)
出电压VH；则晶振的输出阻抗Z按公式（14）计算：
Z = RL.RH (VH −VL ) VL.RH −VH .RL
……………………….(14)
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晶振主要技术参数的检测
电源特性的检测 a启动电流 将完全冷却的晶振按图1连接，并在电源和晶振之间串接数字万用表，将万用表转
分别与整个周期的时间的比值，则分别为上、下半周期的占空比，波形如图3所 示，占空比按公式（10）计算：
DC=t/T×100%...................（10）
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晶振主要技术参数的检测
输出信号为方波的检测 b上升沿、下降沿的测试 用示波器检测晶振的一个振荡周期，波形如图3所示 .记录上升沿Tr和下降沿Tf
频率温度稳定度的检测（以-20°C ~ +70°C @25 °C为例）
（可依据客户要求测试）
a 晶振经过三天以上预热老化后，方可进行温度试验，将晶振放入恒温箱
内，预热两小时，压控电压端置空(晶振己内置压控基准电压〕。
DAPU b 先将温箱温度调到-20°C，恒温在-20°C±0.5°C内30分钟，测出晶振频 率fd 。 c 再将温箱温度调到+25°C，恒温在+25°C±0.5°C内30分钟，测出晶振频
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方法 107
抽真空机 盐雾试验机 高低温试验箱
4
温度循环实验
GB 2423.22 温度变化试验方法
高低温试验箱
5
高温贮存实验
GB 2423.2 高温试验方法
高温试验箱
6
低温贮藏实验
GB 2423.1 低温试验方法
低温试验箱
7
低温启动实验（仅限OCXO）
企业标准
时间预热，频率趋于稳定时，记下频率为F0，再将电源电压调准在技术要求规定
的正偏电压V+上，经一段时间，频率趋于稳定时，记下频率为F+，再将电源电压
调准在技术要求规定的负偏电压V-上，经一段时间，频率趋于稳定时，频率记为
DAPU 差即为抖动值。
d高电平“1” ，低电平“0”的测试 将示波器“AC/DC”选择开关置“DC”，波形如图3所示，测得低电平“0”的 电压值应低于+0. 5V（或规定值)，测得高电平“1”的电压值应高于+2. 4V（或 规定值)。 e负载能力的检测 按图1连接，图l中的负载参照图4设置，测试探头接示波器，示波器测得波形为方
和夹具电容)，R1和R2值取决于负载要求，并按公式〔11〕或〔12〕计算;图4中 CMOS适用于CMOS和HCMOS电路，CL为20pF(应包含探头和夹具电容)，R2 为100KΩ。
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晶振主要技术参数的检测
输出信号为方波的检测
R1 = 5 − (V OL − V D ) n I IL
………………(11)
DAPU R2 = VOH n I IH
式中:
……………….(12)
VOL — 晶振输出的低电平电压(0.4V)
VD — 二极管两端的压降(0.65V)
VOH — 晶振输出的高电平电压(2.4V)
n — 逻辑门的数量
IIL — 每个门的低电平输入电流(-1.6mA）
IIH — 每个门的高电平输入电流(40µA)
率fs 。 d 再将温箱温度调到+70°C，恒温在+70°C±0.5°C内30分钟，测出晶振频
率fg 。
e 利用下面两公式(1)和(2 )计算频率温度稳定度:
（fd - fs）/f0……………. (1)
（fg - fs）/f0……………. (2)
式中：f0 为标称频率。
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（f1 – f0）/f0……………. (3) （f2 – f0）/f0……………. (4)
频率牵引范围的检测 a通电老化两天，将压控电压调到压控基准电压。 b将晶振的输出频率调到接近标称频率，待频率稳定后记下频率f0’。 c将压控电压调到下限值Vl，待频率稳定后记下频率fl。 d将压控电压调到上限值Vh，待频率稳定后记下频率fh。 e 利用下面两式(5)和(6)计算频率牵引范围:
晶振主要技术参数的检测
手调频率范围的检测 a 通电老化两天，将压控电压调到压控基准电压Vco 。 b 用专用无感螺丝刀按顺时针方向拧动可调螺芯，注意观测频率，频率升高(或下
降)至不变时，记下频率为f1，再反时针拧螺芯，频率下降(升高)至不变时，
DAPU 记下频率f2。
c利用下面两式(3)和(4)计算手调频率范围:
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晶振主要技术参数的检测
• 输出信号为正弦波的检测
a 按图1连接，图1中的负载应为精密电阻器〔±1%的无感电阻〕，其阻值为标准
负载50Ω(或产品规定的负载)，示波器的测试探头跨接在负载上测量，测得波形应
为正弦波。
DAPU b输出电压的检测
晶振的分类与选型参考
DAPU 晶振的检测方法
晶振的生产工艺流程
关键元器件老化
SMT
回流焊
件 检查
底座装配
NG
高温老化
QC3 检测
老化 / 日波动
DAPU 温试特性/爬坡 NG
QC2 检测 返修
QC1检测
NG
测试
冲击试验
调试
NG
NG
NG
QC4 性能检测
式中： f0 — 为压控基准电压测得频率; K — 为理想的压控频率曲线斜率，设fh0为压控电压上限值Vh，时的理想
频率，fl0为压控电压下限值Vl 时的理想频率，则K可按公式（9）计算： K=（fh0- fl0）/（Vh-Vl）…………………….(9) Vx —为某点压控电压电压（含+、-）； δ — 为线性度指标
示波器读出的电压值为峰一峰值Vpp，则晶振的输出电压Vr按公式(13〕计算:
Vr = Vpp / 2 2 ………………….(13) c输出阻抗值 将图1中的负载阻值设为RL ，其阻值为规定负载减10%，晶振加电并待频率稳定
后测量输出电压VL ; 然后将负载阻值改为规定负载加10%，设为RH ，并测量输
压控频率线性度的检测
晶振主要技术参数的检测
DAPU 图2中为理想的压控频率曲线，B和C为偏离A的极限曲线(平行于A线），D为实 际的压控频率曲线。
输出信号为方波的检测 a占空比测试 按图1连接，用示波器检测晶振的一个振荡周期，将波形上下半周期所占的时间
波，负载变化波形应无明显变化，测试探头接频率计，频率计读数应稳定不乱
（达到1 x 10-7），而且改变压控电压，频率计读数随压控电压的变化而均匀变
化，压控电压不变时频率也相对稳定，尤其是压控牵引频率的高端不应有跳频、
乱频现象。
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晶振主要技术参数的检测 输出信号为方波的检测： e负载能力的检测 按图1连接，图l中的负载参照图4设置，测试探头接示波器，示波器测得波形为
方波，负载变化波形应无明显变化，测试探头接频率计，频率计读数应稳定不乱 （达到1 x 10-7），而且改变压控电压，频率计读数随压控电压的变化而均匀变
DAPU 化，压控电压不变时频率也相对稳定，尤其是压控牵引频率的高端不应有跳频、
乱频现象。
图4中TTL适用于54/74系列的标准TTL和高速TTL电路，CL为15pF(应包含探头
拉力台
4
振动实验
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 204
振动试验台
5
机械冲击实验
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 213
机械冲击台
6
跌落实验
GB 2423.8 自由跌落试验方法
跌落试验机
7
稳态加速度
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 212
离心机
直流电源： 电压稳定度优于5x 10-4，
纹波小于1mv。
环境试验设备：
恒温范围-40°C ~ +100°C，均匀度优于 ±2°C，波动小于±0.5°C的高低温试验箱。
频率标准: 铷钟或石英频标频率精度高于被测频率 一个数量级以上。
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晶振主要技术参数的检测
表示振荡器频谱纯度的性能参数，通常定义为在距离载波频率偏移某一频率处的1Hz带宽 内噪声功率与载波功率比之。
相对于机械调节范围也称电调范围(含电压范围、频率牵引范围、斜率、线性度等指标) 。
相对于电调范围也称机械调节范围，通过手动调节内部可调电位器引起的最大频率变化范 围。
晶振接通电源后，一段时间内输出频率用变化曲线来描述的频率-时间特性。
低温试验箱
8
电冲击实验
企业标准
电冲击测试仪
晶振可靠性测试项目
机械类实验可靠性测试项目:
1 3
DAPU 测试内容
可焊性实验 引出端强度实验
参照标准
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 208
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方 法 211
测试设备 锡炉、可焊性试验台
晶振参数的定义
频率准确度
出厂校准值，在规定条件下，晶振输出频率相对于标称频率的允许偏离值。
老化率
分日、年、10年、20年…. 老化率 ，随时间变化引起晶体振荡器的频率偏移。
温度稳定度 频率短期稳定度 相位噪声 压控特性 手调频率范围 开机特性
振荡器输出频率受温度变化的影响。
DAPU 晶振输出频率相对于其平均值随即起伏特性的量度。
封壳
QC5 检测
表面清洁
QC6 检测
· 橙色为重点工序
QA
包装
晶振可靠性测试项目
环境类实验可靠性测试项目:
测试内容
参照标准
测试设备
1 2 3
DAPU 气密性实验
盐雾试验 温度冲击实验
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方法 112
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方法 101
（fl –f0’）/ f0’……………. (5) （fh –f0’）/ f0’……………. (6)
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晶振主要技术参数的检测
压控频率线性度的检测 a测试压控频率线性度特性值时，按压控电压从低到高，每隔0.2V
（或0.5V）测量一个频率将测试结果如图2绘制，则压控频率线性 度δ可按公式(7)计算:
电源特性
含工作电压、启动电流(功率)、工作电流 (功率) 、电压特性。
外形封装
含外形尺寸、封装形式、管脚定义。
晶振测试的主要检测设备
频率计数器: 12位以上高分辨率频率计。
相噪测试仪: 底噪源需要达到-170dBc。
DAPU 示波器:
100MHz;300 MHz 或 500 MHz。
所需的时间即为上升沿、下降沿的特性值。
DAPU
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晶振主要技术参数的检测
输出信号为方波的检测
c 抖动的测试
用不低于500MHz的示波器对晶振进行每次2µS的随机取样，取样10次(非连续)，
测量和计算出每个周期的时长（精确至0.001nS），然后取其最大值与最小值之
频率重现性 输出信号
在规定使用温度（例如：25±2°C）下，以稳定条件工作的振荡器关机后，保持在规定的 使用温度（例如：25±2°C）下一段规定的时间（例如：24小时），然后开机，工作规定 时间内，其输出频率与振荡器关机前的稳定频率之差。
占空比、上升沿、下降沿、负载能力、输出电压、输出阻抗等。常见的输出信号可分为： 正弦波、方波、削顶正弦波、PECL。
换开关置于合适的电流档，测试探头接频率计，开启电源开关，立刻读取万用表的
DAPU 电流值即为启动电流的特性值。
b恒温电流(或稳态功耗) 当频率计读数趋于稳定时（达到1 x 10/-7），工作电流也稳定不变，此时电流表 的电流值即为恒温电流的特性值，若技术要求规定稳态功耗，即按公式P=IV换算。 c电压频率特性 将电源电压调准在标准值V0上，压控电压调到压控基准电压VC0上，晶振经一段
DAPU δ=δF/ΔF×100%
压控频率线性度的检测 b若只判断某点压控电压的频率是否满足线性度指标要求时，可按公式(8)计
算出某点压控。
电压满足线性度指标要求的上下限频率Fg和Fd，将压控电压调到某点电压
Vx上，测得频率Fx应在上下限频率Fg和Fd 之间。 Fx= f0+KVx(1±δ/2)…………………….(8)
出电压VH；则晶振的输出阻抗Z按公式（14）计算：
Z = RL.RH (VH −VL ) VL.RH −VH .RL
……………………….(14)
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晶振主要技术参数的检测
电源特性的检测 a启动电流 将完全冷却的晶振按图1连接，并在电源和晶振之间串接数字万用表，将万用表转
分别与整个周期的时间的比值，则分别为上、下半周期的占空比，波形如图3所 示，占空比按公式（10）计算：
DC=t/T×100%...................（10）
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晶振主要技术参数的检测
输出信号为方波的检测 b上升沿、下降沿的测试 用示波器检测晶振的一个振荡周期，波形如图3所示 .记录上升沿Tr和下降沿Tf
频率温度稳定度的检测（以-20°C ~ +70°C @25 °C为例）
（可依据客户要求测试）
a 晶振经过三天以上预热老化后，方可进行温度试验，将晶振放入恒温箱
内，预热两小时，压控电压端置空(晶振己内置压控基准电压〕。
DAPU b 先将温箱温度调到-20°C，恒温在-20°C±0.5°C内30分钟，测出晶振频 率fd 。 c 再将温箱温度调到+25°C，恒温在+25°C±0.5°C内30分钟，测出晶振频
GJB 360A-电子及电气元件试验方法 方法 107
抽真空机 盐雾试验机 高低温试验箱
4
温度循环实验
GB 2423.22 温度变化试验方法
高低温试验箱
5
高温贮存实验
GB 2423.2 高温试验方法
高温试验箱
6
低温贮藏实验
GB 2423.1 低温试验方法
低温试验箱
7
低温启动实验（仅限OCXO）
企业标准
时间预热，频率趋于稳定时，记下频率为F0，再将电源电压调准在技术要求规定
的正偏电压V+上，经一段时间，频率趋于稳定时，记下频率为F+，再将电源电压
调准在技术要求规定的负偏电压V-上，经一段时间，频率趋于稳定时，频率记为
DAPU 差即为抖动值。
d高电平“1” ，低电平“0”的测试 将示波器“AC/DC”选择开关置“DC”，波形如图3所示，测得低电平“0”的 电压值应低于+0. 5V（或规定值)，测得高电平“1”的电压值应高于+2. 4V（或 规定值)。 e负载能力的检测 按图1连接，图l中的负载参照图4设置，测试探头接示波器，示波器测得波形为方
和夹具电容)，R1和R2值取决于负载要求，并按公式〔11〕或〔12〕计算;图4中 CMOS适用于CMOS和HCMOS电路，CL为20pF(应包含探头和夹具电容)，R2 为100KΩ。
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晶振主要技术参数的检测
输出信号为方波的检测
R1 = 5 − (V OL − V D ) n I IL
………………(11)
DAPU R2 = VOH n I IH
式中:
……………….(12)
VOL — 晶振输出的低电平电压(0.4V)
VD — 二极管两端的压降(0.65V)
VOH — 晶振输出的高电平电压(2.4V)
n — 逻辑门的数量
IIL — 每个门的低电平输入电流(-1.6mA）
IIH — 每个门的高电平输入电流(40µA)
率fs 。 d 再将温箱温度调到+70°C，恒温在+70°C±0.5°C内30分钟，测出晶振频
率fg 。
e 利用下面两公式(1)和(2 )计算频率温度稳定度:
（fd - fs）/f0……………. (1)
（fg - fs）/f0……………. (2)
式中：f0 为标称频率。
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（f1 – f0）/f0……………. (3) （f2 – f0）/f0……………. (4)
频率牵引范围的检测 a通电老化两天，将压控电压调到压控基准电压。 b将晶振的输出频率调到接近标称频率，待频率稳定后记下频率f0’。 c将压控电压调到下限值Vl，待频率稳定后记下频率fl。 d将压控电压调到上限值Vh，待频率稳定后记下频率fh。 e 利用下面两式(5)和(6)计算频率牵引范围:
晶振主要技术参数的检测
手调频率范围的检测 a 通电老化两天，将压控电压调到压控基准电压Vco 。 b 用专用无感螺丝刀按顺时针方向拧动可调螺芯，注意观测频率，频率升高(或下
降)至不变时，记下频率为f1，再反时针拧螺芯，频率下降(升高)至不变时，
DAPU 记下频率f2。
c利用下面两式(3)和(4)计算手调频率范围:
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晶振主要技术参数的检测
• 输出信号为正弦波的检测
a 按图1连接，图1中的负载应为精密电阻器〔±1%的无感电阻〕，其阻值为标准
负载50Ω(或产品规定的负载)，示波器的测试探头跨接在负载上测量，测得波形应
为正弦波。
DAPU b输出电压的检测
晶振的分类与选型参考
DAPU 晶振的检测方法
晶振的生产工艺流程
关键元器件老化
SMT
回流焊
件 检查
底座装配
NG
高温老化
QC3 检测
老化 / 日波动
DAPU 温试特性/爬坡 NG
QC2 检测 返修
QC1检测
NG
测试
冲击试验
调试
NG
NG
NG
QC4 性能检测
式中： f0 — 为压控基准电压测得频率; K — 为理想的压控频率曲线斜率，设fh0为压控电压上限值Vh，时的理想
频率，fl0为压控电压下限值Vl 时的理想频率，则K可按公式（9）计算： K=（fh0- fl0）/（Vh-Vl）…………………….(9) Vx —为某点压控电压电压（含+、-）； δ — 为线性度指标
示波器读出的电压值为峰一峰值Vpp，则晶振的输出电压Vr按公式(13〕计算:
Vr = Vpp / 2 2 ………………….(13) c输出阻抗值 将图1中的负载阻值设为RL ，其阻值为规定负载减10%，晶振加电并待频率稳定
后测量输出电压VL ; 然后将负载阻值改为规定负载加10%，设为RH ，并测量输