石英晶片研磨在线测频系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种石英晶片研磨在线测频系统，包括电源模块、MCU控制系统模块、DDS模块、射频功率放大模块、π网络接口电路模块、信号放大滤波模块、射频幅值检测模块和触摸屏模块。本发明用基于DDS技术的π网络最大传输法检测原理增强了系统的抗干扰性，解决现有ALC系统“在某些频段发生测频值跳变”的问题。本发明所有频段采用统一的π网络接口电路，解决现有ALC系统不同频段需要更换探测头的缺陷，降低射频接头频繁插拔导致的电学故障风险，增强系统工作稳定性，能够显著提升晶片研磨质量和产品品质稳定性。本发明的硬件系统方案不仅能够覆盖目前晶片研磨生产所涉及的所有频段，而且只需要通过算法参数上修改就能兼容石英晶片的所有切型。
【专利说明】
石英晶片研磨在线测频系统
技术领域
[0001]本发明涉及测试仪器技术领域，尤其涉及一种石英晶片研磨在线测频系统。
【背景技术】
[0002]石英晶片是晶振的核心元器件，石英晶体振荡器(晶振)为电子设备提供时间基准，在电子信息产业中具有极其重要的地位。中国是晶振的制造大国，但产品档次和总产值与发达国家相比仍有较大差距。
[0003]晶振的制造流程主要可以分为晶片生产和晶片封装两个阶段，前者主要通过切害J、研磨和腐蚀等工序将石英晶棒加工成特定厚度和尺寸的晶片；后者主要通过披银、点胶、微调和密封等工序将晶片封装为各种规格的晶振。在一定频率范围内，石英晶片的厚度与其谐振频率可以简化成正比关系，目前大量晶振的频段处于几兆到几十兆赫兹，对应厚度为几百微米，正好满足这一关系。本发明所涉及的技术主要应用在晶片生产阶段，该阶段的生产目标是围绕石英晶片的谐振频率展开的。
[0004]根据晶片生产工艺流程中不同阶段的需求，频率检测技术可以分为两个方向。一个方向是流程后段的“晶片电参数测试”技术，其将基本加工完成的晶片按照以谐振频率为核心参数进行分选，主要侧重测量的精确性和测试参数的全面性。国内外很多研究机构都对其进行了研究探索，相应的产品也比较成熟。比如，美国桑德斯公司的250A、250B系列网络分析仪和美国安捷伦公司的E5100系列网络分析仪的频率带宽分别在400 MHz和200MHz，负载谐振频率测量精度达到2 ppm以内，代表了石英晶片静态和准静态测频领域的世界最高水平。
[0005]频率检测技术的另一个方向就是本发明所关注的“在线测频”技术，主要侧重测量的速度和实时性。石英晶棒通过切割后先成为一定厚度的石英薄片，接下来利用研磨机把晶片准确地减薄到目标频率。在整个研磨过程中晶片始终在研磨机的上下研磨盘之间快速地相对滑动，其厚度无法直接测量。如果利用目前高精度(亚微米量级)的非接触式尺寸测量技术对石英晶片厚度进行在线间接测量，难度大且成本高昂。因此，想要控制晶片达到目标频率，要么多次停机取出晶片进行静态频率测量，要么使用在线测频技术。显然前者是繁琐且不可靠的，目前所有晶片生产厂商都需要研磨在线测频系统和在线测频技术。
[0006]晶片研磨生产过程中研磨盘相对于晶片是不断滑动的，探测头下并不是始终存在晶片，谐振信号是间断的；另外，不同频率的晶片所需要的射频激励功率大小是不同的，不同频段谐振信号的幅度也是不同的。现有的在线测频技术具备在不同频段下提取动态谐振信号的能力，已经可以实现最基本的在线测频和研磨机自动停止功能。
[0007]国外许多晶片制造厂家都使用美国TRANSAT公司的在线频率监控仪(Aut οLapping Control system - ALC)对研磨过程中的晶片频率进行在线测控，该仪器能够实现晶片在线测频的基本功能，但是核心技术被该公司垄断，能够获取的专利技术资料非常有限。国内晶片制造厂家多使用北京三禾泰达技术有限公司在售的ALC-2000型和ALC-2100型研磨测频仪，该仪器仍然采用基于美国TRANSAT公司的核心技术。以ALC-2100型研磨测频仪为例，其标称的测频范围在1- 95 MHz;测试精度为0.1%;用两个八段数码管显示当前频率和频率散差;具备“当石英晶片达到预置的目标频率时，仪器自动关停研磨机”的功能。
[0008]使晶片准确地达到目标频率而避免发生过度研磨导致的超频生产事故，是所有晶片生产厂家对在线测频仪的最基本需求。但是，随着市场对石英晶振产品要求的不断提高，石英晶振行业技术日新月异，原有的ALC系统的功能却并没有及时更新换代，生产实践中出现了越来越多不能忽视的问题和其他一些迫切的应用需求亟待解决。
[0009]第一，石英晶振产品的谐振频率不断提高，量产的最高频段已经达到70MHz，很多企业在实际使用ALC的过程中会遇到诸如“在某些频段发生测频值跳变”而无法有效控制研磨量的缺陷，严重影响产品质量和生产进度。这是由于其硬件构架基于传统的锁相环扫频技术和51系列嵌入式处理器，容易受到工厂环境中电机噪声、电极触点和研磨砂引入的电学噪声干扰；
第二，石英晶振产品的种类不断增加，从原来较为单一的单转角AT切型发展为越来越多的双转角切型，比如SC切型和BT切型。双转角切型在一些特定的温度点有更好的稳定性，然而其厚度与频率的函数关系却跟AT切型不一样。经过实际测试，现有的ALC系统即使在自动增益下也不能满足在线测频的生产要求。
[0010]第三，石英晶振产品已经覆盖了从5 MHz -70 MHz范围内几乎各个频点，现有的ALC系统在生产过程中，不同频段需要更换不同的探测头。频繁地插拔射频器件造成接口的电学故障几率大大上升，造成探测头电极折断损坏也是经常发生。一些很难察觉的探测头触点接触不良将导致产品质量不稳定，甚至造成“超频”的生产事故。这是由于ALC系统使用射频线圈作输入信号进行电压放大，不同频段需要使用不同的线圈造成的。
[0011]因此，结合生产实际研究和探索晶片在线测频技术，摆脱现有ALC系统架构，创新地研发晶片研磨在线测频系统是当前石英晶振各大生产厂商的迫切需求。压电晶体行业近年来发展十分迅速，对石英晶片生产过程中的加工设备和在线高精度测控设备的需求量也在不断增加。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是解决目前石英晶片研磨过程中传统在线频率监控仪在线测频“在某些频段发生测频值跳变”的技术问题。
[0013]为实现以上发明目的，本发明提供一种石英晶片研磨在线测频系统，包括电源模块、MCU控制系统模块、DDS模块、射频功率放大模块、π网络接口电路模块、信号放大滤波模块、射频幅值检测模块和触摸屏模块；
所述电源模块为所述MCU控制系统模块、DDS模块、射频功率放大模块、信号放大滤波模块、射频幅值检测模块和触摸屏模块提供直流电源；
所述DDS模块根据所述MCU控制系统模块发出的扫频指令产生指定频率范围、扫频速率和射频输出幅度的正弦波扫频信号；
所述射频功率放大模块用于放大所述DDS模块的扫频信号功率，放大后的扫频信号输入到所述网络接口电路模块；
所述信号放大滤波模块用于将从所述η网络接口电路模块探测获得的石英晶片谐振信号进行幅值放大，并滤除放大后射频谐振信号中的干扰信号； 所述射频幅值检测模块用于将滤波后的石英晶片谐振信号转换为仅保留幅值变化信息的信号，并将该信号发至所述MCU控制系统模块进行AD采样和计算处理；
所述触摸屏模块用于与用户的交互，显示石英晶片的测量统计信息和系统状态信息、设置研磨起始频率和研磨目标频率、设置扫频参数、统计参数、波形搜索参数和控制策略参数及设置研磨流程的开始和紧急停止。
[0014]进一步地，所述M⑶控制系统模块包括M⑶处理器和永久存储器；
所述MCU处理器根据扫频参数发送扫频指令至所述DDS模块，用于对AD采样数据进行处理分析，计算出石英晶片谐振频率、研磨速率和散差统计信息，控制研磨机开关及研磨砂开关，实时监控所述触摸屏的设置信息；
所述永久存储器用于存储研磨起始频率、研磨目标频率、扫频参数、波形搜索参数、控制策略参数、每次研磨流程和修研磨盘流程的统计信息。
[0015]进一步地，所述网络接口电路模块直接连接于研磨机的上磨盘，插在所述上研磨盘对应的输入电极插座和输出电极插座内。
[0016]进一步地，所述网络接口电路模块包括若干电阻器、输入电极和输出电极，其中电阻器R1=R6=159 Ω ,R2=R5=66.2 Ω ,R3=R4=14.2 Ω，所述输入电极和输出电极均采用3_直径的纯铜香蕉插头。
[0017]进一步地，所述DDS模块的最高工作频率为300 MHz。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明首次创新地将压电晶体的最大传输法检测方案用于石英晶片的研磨在线测频技术领域，基于DDS的数字化、高精度和高稳定性的特点，以及一种宽带射频幅值检测电路，利用网络最大传输法检测原理大大增强了系统的抗干扰性，解决现有ALC系统“在某些频段发生测频值跳变”的问题。本发明所有频段采用统一的网络接口电路，解决现有ALC系统不同频段需要更换探测头的缺陷，显著降低射频接头频繁插拔导致的电学故障风险，增强系统工作稳定性，从而能够显著提升晶片研磨质量和产品品质稳定性。本发明的硬件系统方案不仅能够覆盖目前晶片研磨生产所涉及的所有频段，而且只需要通过算法参数上修改就能同时兼容石英晶片的所有切型，适用范围大大扩展。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的安装结构示意图；
图3是MCU控制系统模块原理框图；
图4是网络接口电路图；
图5是信号放大滤波模块电路原理图；
图6是射频幅值检测模块电路原理图；
图7是石英晶片最大传输法的典型谐振信号图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0021]如图1所示，本发明的石英晶片研磨在线测频系统包括:电源模块、MCU控制系统模块、DDS模块、射频功率放大模块、π网络接口模块、信号放大滤波模块、射频幅值检测模块和触摸屏模块；
所述电源模块为MCU控制系统模块、DDS模块、射频功率放大模块、信号放大滤波模块、射频幅值检测模块和触摸屏模块提供直流电源。
[0022]所述DDS模块根据接收到的MCU控制系统模块的扫频命令产生指定频率范围、扫频速率和射频输出幅度的正弦波扫频信号；
所述MCU控制系统模块中的MCU处理器根据扫频参数发送扫频指令给DDS模块;用于对AD采样数据进行处理分析，计算出晶片谐振频率、研磨速率和散差等统计信息；用于根据研磨控制策略对研磨机开关、研磨砂开关进行控制；用于实时监控触摸屏的设置信息;模块中的永久存储器用于存储研磨起始频率和研磨目标频率、扫频参数、波形搜索参数和控制策略参数;也用于存储每次研磨流程和修研磨盘流程的相关统计信息；
所述射频功率放大模块提高DDS模块的扫频信号功率，放大后的扫频信号输入到网络接口电路模块；
所述信号放大滤波模块将从η网络接口电路模块探测获得的晶片谐振信号进行幅值放大，并滤除放大后射频谐振信号中的干扰信号；
所述射频幅值检测模块将滤波后的晶片谐振信号转换为仅保留幅值变化信息，发送给所述MCU控制系统模块进行AD采样和计算处理；
所述触摸屏模块用于系统与用户的交互，显示石英晶片的测量统计信息和系统状态信息；用于设置研磨起始频率和研磨目标频率;用于设置参数，包括扫频参数、统计参数、波形搜索参数和控制策略参数;用于设置研磨流程的开始和紧急停止；
所述的网络接口模块作为直接连接研磨机上磨盘的独立模块，石英晶片研磨在线测频系统中除η网络接口模块以外的其他模块构成石英晶片研磨在线测频仪的主体。
[0023]所述的石英晶片研磨在线测频系统用于石英晶片研磨机的典型安装方式如图2所示。典型的石英晶片研磨机主要由上研磨盘、下研磨盘、研磨载具、研磨电机、研磨机开关组成。π网络接口电路插在上研磨盘对应的输入电极插座和输出电极插座内。电极插座一般是中空的铜柱，由特氟龙套管绝缘隔离后紧密地嵌入上研磨盘的通孔内，电极插座下表面与上研磨盘表面完全平齐，研磨过程中可直接与晶片表面接触。输入和输出电极插座之间应间隔适当距离，本发明取15 mm。在线测频仪和网络接口电路之间通过50欧姆阻抗的射频电缆连接，研磨电机、研磨机开关和在线测频仪之间通过0.2平方的导线连接。
[0024]电源模块将220V市电转换为±5V、+12V和+24V的直流电源，其中±5V电源用基于LM7805和LM7905的线性稳压芯片实现，采用额定功率为1W的220V转双9 V变压器，用于给信号放大滤波模块和射频幅值检测模块供电；其中+5V电源还用于给MCU控制系统模块和DDS模块供电；其中+12V和+24V电源采用台湾明伟的NET-35D开关电源，额低功率35W，+ 12V和+24V额定输出电流均为IA; +12V电源用于给射频功率放大模块供电，+24V电源用于给触摸屏模块供电。
[0025]MCU控制系统模块采用ARM 32位内核的STM32F439IIT6处理器，172管脚，2GB闪存储存器，LQFP封装，工业工作范围是-40 0C到+85 V ；处理器同时集成了FPU自适应实时加速度器，工作频率高达180 MHz;MCU控制系统模块包括最小系统部分和交互部分；
如图3所示MCU控制系统模块的最小系统部分包括:复位电路向MCU处理器输入复位电平，低电平时处理器工作。在上电或复位过程中复位电路可以控制MCU的复位状态，防止MCU发出错误指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能;BOOT电路向MCU处理器输入数字电平信号，低电平时MCU处理器从内部存储器启动程序，高电平时MCU处理器可以从外部存储器启动程序;电池供电电路可以在外部电源切断时为MCU处理器的掉电存储器供电，采用CR2032标准电池可以提供3.0 V电压；晶振电路为MCU处理器提供时钟参考，本发明采用的MCU处理器有两组晶振。一组用作25 MHz的主时钟，另一组用作32.768 kHz的RTC实时时钟；JTAG仿真下载电路为MCU控制系统模块下载程序和程序仿真，可以方便程序员观察系统运行时MCU寄存器数据的变化。
[0026]M⑶控制系统模块的交互部分包括:LED指示电路用于指示系统状态，用MCU的输入输出端口来控制LED的亮暗;AD采样电路负责将外部模拟信号输入MCU处理器的模数转换端口，数字化后的数据由处理器进一步分析处理;SRAM电路作为静态随机存储器与M⑶处理器进行运算数据交互，用于M⑶处理器的二级高速缓存;EEPROM电路作为M⑶处理器掉电后数据不丢失的存储芯片，用于保存用户与设备的交互数据;并口通讯电路由MCU处理器的二十六个输入输出管脚提供，作为MCU控制系统模块与DDS进行通信的数字通道；串口通信电路由MCU处理器的串口输入输出管脚提供，用于MCU控制系统模块和触摸屏之间的数据交互，也可以替代JTAG仿真下载电路用于系统程序的下载；SD卡电路由MCU处理器提供相应的SD卡存储管脚，作为本发明的外部数据存储器。
[0027]DDS模块使用的型号是AD9854，最高工作频率为300 MHz。一般情况下，DDS时钟频率的40%为实际输出波形的最高频率，因此AD9854输出波形的最高频率可达120 MHz，符合本发明的需求；为了给MCU控制系统模块提供扫频的起始参考，本发明采用AD9854的Ramped FSK扫频模式，同时可根据信号需求实时修改输出幅值；将DDS扫频模式修改为Ramped FSK模式后，只需要设置开始频率、截止频率、扫频步进、扫频速度、扫频幅度后即可开始从起始频率到截止频率的扫频，单步扫频时间仅需要10 us;每次扫频开始时，AD9854的数据更新管脚将同步触发信号由低电平置为高电平。
[0028]以RampedFSK模式扫频信号的产生为例，阐述对DDS模块的AD9854的操作步骤:复位DDS，即AD9854的第71脚保持10个以上时钟周期的正脉冲；写控制寄存器，设置工作模式、数据更新方式、锁相环倍频数、开启和屏蔽相应的功能；写数据寄存器，写入扫频的起始频率和终止频率，设置扫频步进和扫频斜率;数据设置完成后，在数据更新管脚产生上升沿触发，芯片开始扫频，并不断以终频、初频、终频的方式循环。
[0029]射频功率放大模块采用MWLA-001080M20低噪声放大器，工作频率范围:I MHZ-80MHz，增益:20 dB，最大输出功率:20 dBm。功放与DDS模块和网络接口电路模块均采用SMA射频接口连接。
[0030]JT网络接口电路模块由图4所示。电路由电阻器和输入输出电极组成，其中电阻器R1=R6=159 Ω ,R2=R5=66.2 Ω ,R3=R4=14.2 Ω。输入电极和输出电极采用3 mm直径的纯铜香焦插头。
[0031]信号放大滤波模块电路原理如图5所示，芯片Ul、U2和U3的型号都是LMH6609，均采用±5 V供电，图中VCC= +5V，VSS= -5V;JT网络接口电路模块的输出信号通过SMA接口(SI)进入，输入电阻Rl=I kQ ,R2=50 Ω用于阻抗匹配，一端接入Ul的正向输入端(+)，一端接信号地;与Ul反向输入端(_)相连的电阻是R3=100 Ω另一端接参考地，R4=l kQ另一端接Ul的输出端，构成十倍的电压增益;Ul的输出端连接交流耦合电容Cl=1 nF，再连接到R5=100 Ω后输入U2的反向输入端(_);R6=1 kQ跨接在U2的反向输入端(-)和输出端之间，与R5构成十倍的电压增益，Ul和U2总计构成一百倍的电压增益;R7=82 Ω作为补偿电阻一端接入U2的正向输入端(+)，一端接信号地；U2的输出端连接一个截止频率为I MHz的两阶巴特沃斯高通滤波电路，其中R8=930 Ω ,R9=390 Ω，C2=390 pF，C3=180 pF，U3的输出端与反向输入端(-)直接相连，输出端连接到SMA接口( S2);
射频幅值检测模块电路原理如图6所示，所有芯片采用±5 V供电，图中VCC= +5V，VSS=-5V;信号放大滤波模块的输出信号通过SMA接口(SI)进入，Rl=50 Ω用于阻抗匹配，一端接入高速比较器0PA690(U1)的正向输入端(+)，一端接信号地;高速比较器Ul作为缓冲器实现阻抗变换，输出端与反向输入端(_)直接相连，输入电阻R2=l kQ ;运算放大器TL3016(U2)比较的信号是同相端(IN+)的待测信号与反相端(IN-)反馈回来的信号，接地端GND和使能端EN接信号地，输出端Qout连接限流电阻R3=820 Ω ;反馈电路利用的是快速二极管IN4148(Dl)和由R4=100 kQ ,Cl = 1 nF构成的RC充放电回路进行检波，如果待测信号的赋值大于二极管Dl和RC检测幅值，则比较器会输出高电平，这时二极管Dl导通并对电容充电使检测幅值上升;如果待测信号幅值小于二极管Dl和RC检测幅值，那么比较器一直输出低电平，电容器通过电阻放电使检测幅值降低，最终检测充放电平衡;RC充放电回路连接反馈运算放大器TL08UU3)的正向输入端(+)，U3的输出端与反向输入端(-)直接相连，限流电阻R5=120Ω，电容R6=100 pF;电路测量输出值进入运算放大器TL08UU4)的正向输入端(+)，U4的输出端与反向输入端(_)直接相连构成跟随电路输出到SMA接口( S2);
触摸屏模块采用的是昆仑通态的TPC7062Ti，触摸屏与MCU控制系统模块之间的通信采用MODBUS协议，该通信协议采用查询回应机制，能实现数据的稳定可靠传输。MCU控制系统模块实时监控触摸屏的界面跳转状态、研磨按钮是否按下、紧急暂停按钮是否按下、研磨起始频率和目标频率、测频参数是否修改等信息。
[0032]石英晶片谐振频率的在线检测技术基于压电谐振原理:在晶片两侧施加正弦电场，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅都很小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时振幅明显加大，该频率就是晶片的谐振频率。因此，石英晶片在线测频系统必须具备射频信号发生和扫频的功能。直接数字频率合成技术DDS(Direct Digital Synthesizer)是一种新型的频率合成技术，优于用传统锁相环(PLL)扫频设计的信号发生器。其主要优点是易于程序控制，相位连续，输出的频谱范围宽，输出频率稳定度高，分辨率高，响应速度快。本发明所采用的AD9854 DDS模块能够输出I MHz -120 MHz的正弦扫频信号，最大输出功率O dBm。
[0033]石英晶片的频率研磨生产过程中，晶片首先被排布到研磨载具中，晶片厚度大于研磨载具厚度，上下磨盘直接跟晶片接触，其间充满了作为研磨介质的研磨砂。研磨机启动的同时开启本发明涉及的石英晶片研磨在线测频系统，上下研磨盘相对转动时，研磨载具也会在下研磨盘内外圈齿轮的带动下绕着电机驱动轴转动和自传，晶片通过上下研磨盘的相对滑动被研磨砂不断切削减薄，谐振频率不断上升直到目标频率值。本发明实时监测研磨盘内晶片的谐振频率，到达目标频率点时准确关停研磨机。由于射频传输线和输入输出电极之间的研磨砂会对DDS模块的扫频产生衰减，为了保证足够的射频激励强度，本发明涉及的射频功率放大模块可以将输出功率提高100倍至20 dBm。
[0034]本发明涉及的DDS模块、射频功率放大模块、Ji网络接口电路、信号放大滤波电路和射频幅值检测电路共同构成了本发明所涉及的石英晶片研磨在线测频最大信号传输法的硬件基础。当石英晶片滑动到网络接口电路中对应的输入输出电极下时，DDS模块改变输入信号的频率使之从低频向高频方向变化，射频幅值检测电路将检测到石英晶片两端的电压信号随频率的改变而变化，最大传输法的典型信号如图7所示。从图中可以看到，当扫频信号频率等于Fr时，电压出现最大值;而当频率进一步增加时，电压出现最小值。其中Fr是晶片的最小阻抗频率，当忽略晶片的机械损耗时，Fr可以认为是晶片的谐振频率。在晶片频率研磨阶段优于千分之一的检测精度(几百PPM)已经可以满足实际需求，因此这样的近似是完全能被接收的。最后，本发明涉及的MCU控制系统模块会采集晶片谐振信号并用恰当的算法得出Fr的实时值，不断与目标频率比较直到关停研磨机。
[0035]考虑到一般晶片长度尺寸(10 mm左右)、研磨盘转速(每分钟10圈)、研磨盘直径和输入输出电极之间的间距(15 mm)，研磨过程中晶片经过电极的有效探测时间约为100 ms左右。本发明涉及的DDS模块的扫频速度和MCU控制系统模块处理速度可以达到50次每秒，即每次扫频和处理20 ms，足以满足晶片研磨过程中动态测频的需求。
[0036]由于本发明在石英晶片的研磨在线测频流程中创新地采用了最大传输法的原理，因此自然地仅用同一种网络接口电路就可以覆盖所有频率点。同时对于不同切型的晶片仅需要通过改变DDS模块的射频输出功率就可以实现有效激励，满足不同晶片厚度与频率的函数关系。因此本系统可以克服传统ALC在线测频系统的诸多问题，在显著提升系统稳定性、兼容性的同时基于全新的MCU控制系统模块开发更多的厂家急需的订制功能，并可以实现研磨车间各研磨机台之间的通讯交互。
[0037]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.石英晶片研磨在线测频系统，其特征在于，包括电源模块、MCU控制系统模块、DDS模块、射频功率放大模块^网络接口电路模块、信号放大滤波模块、射频幅值检测模块和触摸屏模块； 所述电源模块为所述MCU控制系统模块、DDS模块、射频功率放大模块、信号放大滤波模块、射频幅值检测模块和触摸屏模块提供直流电源； 所述DDS模块根据所述MCU控制系统模块发出的扫频指令产生指定频率范围、扫频速率和射频输出幅度的正弦波扫频信号； 所述射频功率放大模块用于放大所述DDS模块的扫频信号功率，放大后的扫频信号输入到所述网络接口电路模块； 所述信号放大滤波模块用于将从所述η网络接口电路模块探测获得的石英晶片谐振信号进行幅值放大，并滤除放大后射频谐振信号中的干扰信号； 所述射频幅值检测模块用于将滤波后的石英晶片谐振信号转换为仅保留幅值变化信息的信号，并将该信号发至所述MCU控制系统模块进行AD采样和计算处理； 所述触摸屏模块用于与用户的交互，显示石英晶片的测量统计信息和系统状态信息、设置研磨起始频率和研磨目标频率、设置扫频参数、统计参数、波形搜索参数和控制策略参数及设置研磨流程的开始和紧急停止。2.如权利要求1所述的石英晶片研磨在线测频系统，其特征在于，所述MCU控制系统模块包括MCU处理器和永久存储器； 所述M⑶处理器根据扫频参数发送扫频指令至所述DDS模块，用于对AD采样数据进行处理分析，计算出石英晶片谐振频率、研磨速率和散差统计信息，控制研磨机开关及研磨砂开关，实时监控所述触摸屏的设置信息； 所述永久存储器用于存储研磨起始频率、研磨目标频率、扫频参数、波形搜索参数、控制策略参数、每次研磨流程和修研磨盘流程的统计信息。3.如权利要求1所述的石英晶片研磨在线测频系统，其特征在于，所述网络接口电路模块直接连接于研磨机的上磨盘，插在所述上研磨盘对应的输入电极插座和输出电极插座内。4.如权利要求1-3任一项所述的石英晶片研磨在线测频系统，其特征在于，所述网络接口电路模块包括若干电阻器、输入电极和输出电极，其中电阻器R1=R6=159 Ω，R2=R5=66.2 Ω，R3=R4=14.2Q，所述输入电极和输出电极均采用3 mm直径的纯铜香蕉插头。5.如权利要求4所述的石英晶片研磨在线测频系统，其特征在于，所述DDS模块的最高工作频率为300 MHz。
【文档编号】G01R23/02GK105866540SQ201610271878
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】郭彬, 潘凌锋, 陈浙泊, 陈信, 陈一信, 林斌
【申请人】浙江大学台州研究院