溫度補償晶體振盪器(tcxo)
tcxo是通過附加的溫度補償電路使由周圍溫度變化產生的
振盪頻率變化量削減的一種有源晶振。
1.tcxo的溫度補償方式目前在tcxo中,對石英晶體振子頻率溫度漂移的補償方法
主要有直接補償和間接補償兩種型別:
1)直接補償型
直接補償型tcxo是由熱敏電阻和阻容元件組成的溫度補償電路,在振盪器中與石英晶體振子串聯而成的。在溫度變化時,熱敏電阻的阻值和晶體等效串聯電容容值相應變化,從而抵消或削減振盪頻率的溫度漂移。該補償方式電路簡單,成本較低,節省印製電路板(pcb)尺寸和空間,適用於小型和低壓小電流場合。但當要求晶體振盪器精度小於±1pmm時,直接補償方式並不適宜。
2)間接補償型
間接補償型又分模擬式和數字式兩種型別。模擬式間接溫度補償是利用熱敏電阻等溫度感測元件組成溫度-電壓變換電路,並將該電壓施加到一支與晶體振子相串接的變容二極體上,
通過晶振串聯電容量的變化,對晶體振子的非線性頻率漂移進行補償。該補償方式能實現±0.5ppm的高精度,但在3v以下的低電壓情況下受到限制。
數位化間接溫度補償是在模擬式補償電路中的溫度—電壓變換電路之後再加一級模/數(a/d)變換器,將模擬量轉換成數字量。該法可實現自動溫度補償,使晶體振盪器頻率穩定度非常高,但具體的補償電路比較複雜,成本也較高,只適用於基地站和廣播電台等要求高精度化的情況。
2.tcxo發展現狀
tcxo在近十幾年中得到長足發展,其中在精密tcxo的研究開發與生產方面,日本居領先和主宰地位。在70年代末汽車**用tcxo的達20mm以上,目前的主流產品降至0.4?,超小型化的溫補晶振體積僅為0.27%。在30年中tcxo的體積縮小了50餘倍乃至100倍。進口溫補晶振**商:
日本京陶瓷公司採用回流焊接方法生產的表面貼裝tcxo厚度由4mm降至2mm,
在振盪啟動4ms後即可達到額定振盪幅度的90%。
金石(kss)集團生產的tcxo貼片晶振頻率範圍為2~80mhz,
溫度從-10℃到60℃變化時的穩定度為±1ppm或±2ppm;
數字式tcxo的頻率覆蓋範圍為0.2~90mhz,
頻率穩定度為±0.1ppm(-30℃~+85℃)。
小型的貼片晶振高精度,低功耗和小型化,仍然是tcxo的研究課題。在小型化與片式化方面,面臨不少困難,其中主要的有兩點:
一是小型化會使石英晶體振子的頻率可變幅度變小
溫度補償更加困難;
二是片式封裝後在其回流焊接作業中,
由於焊接溫度遠高於tcxo的最大允許溫度,會使晶體振子的頻率發生變化,若不採限區域性散熱降溫措施,難以將tcxo的頻率變化量控制在±0.5×10-6以下。
但是,tcxo的技術水平的提高並沒進入到極限,創新的內容和潛力仍較大 3.tcxo的應用石英晶體振盪器的發展,及其在無線系統中的應用。
移動通訊機電路框圖及其tcxo外觀:
由於tcxo具有較高的頻率穩定度,而且體積小,
在小電流下能夠快速啟動,其應用領域重點擴充套件到移動通訊系統。
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