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溫度�(bǔ)償晶體振蕩器
閱讀�6880�(shí)間:2011-03-10 22:05:21

  溫度�(bǔ)�晶體振蕩�(TCXO)包括數(shù)字補(bǔ)�晶體振蕩�和微�(jī)�(bǔ)償晶體振蕩器。器件內(nèi)部采用模擬補(bǔ)償網(wǎng)�(luò)或數(shù)字補(bǔ)償方�、利用晶體負(fù)載電抗隨溫度的變化而補(bǔ)償晶體元件的頻率-溫度特性,以達(dá)到減少其頻率-溫度偏移的晶體振蕩��

概述

  溫度�(bǔ)償晶體振蕩器又稱溫補(bǔ)晶振。英文簡(jiǎn)稱為TCXO(temperature compensated crystal oscillator)是在一定的溫度范圍�(nèi)通過一定的�(bǔ)償方式(比如電容�(bǔ)�、熱敏電阻網(wǎng)�(luò)�(bǔ)�?shù)龋┒3志w振蕩器的輸出頻率在一定的精度范圍�(nèi)(如10-7 �(jí)�10-6 �(jí))的晶體振蕩�。它具有開機(jī)特性好、功耗低、頻�-溫度�(wěn)定性高等特�(diǎn)。廣泛應(yīng)用于各種通信、導(dǎo)�、雷�(dá)、衛(wèi)星定位系�(tǒng)、移�(dòng)通信、程控電話交換機(jī)、各類電子測(cè)�?jī)x表中�

分類及其特點(diǎn)

  溫度�(bǔ)償晶體振蕩器根據(jù)�(bǔ)償方式分可為兩大類,一種是間接�(bǔ)償晶體振蕩器,即在壓控晶體振蕩器(VCXO)的前端加一溫度�(bǔ)償電阻網(wǎng)�(luò),用�(bǔ)償網(wǎng)�(luò)的輸出電壓來控制VCXO的控制端電壓;另一種是直接�(bǔ)償晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱直�(bǔ)晶振�,即直接在晶體振蕩電路的振蕩槽路加入具有溫度敏感性的�(bǔ)償阻容網(wǎng)�(luò),達(dá)到補(bǔ)�?shù)哪康?。后者在電路中省去了VCXO,也無須�(duì)振蕩電路�(jìn)行穩(wěn)�,因此在電路、功�、體積以及批量生�(chǎn)等各�(gè)方面都具有一定的�(yōu)�(shì)�

特性參�(shù)

  1)標(biāo)稱頻率:即振蕩器上標(biāo)明的頻率�
  2)工作溫度范圍:振蕩器能正常工作。其頻率及其他性能均不超過�(guī)定的允許偏差的溫度范��
  3)頻率準(zhǔn)確度:按�(guī)定條件要�,在基�(zhǔn)溫度�23℃�2℃)下測(cè)�,晶體振蕩器的頻率相�(duì)于其�(guī)定標(biāo)稱值的允許偏差,即(f-f0�/f0�
  4)頻�-溫度�(wěn)定度:按�(guī)定條件要�,在規(guī)定溫度范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率的變化量相�(duì)于溫度范圍內(nèi)輸出頻率極值之和的允許頻偏�,即±(fmax-fmin�/(fmax+fmin)�
  5)輸出波形:按規(guī)定條件要�,振蕩器輸出波形類型為正弦波或方��
  6)頻率老化:晶體振蕩器輸出頻率隨時(shí)間的變化,通常用某一�(shí)間間隔的頻差來量度。如0�30天的總變化或1年內(nèi)的預(yù)定總頻率變化��
  7)相位噪聲:短期�(wěn)定度的頻域量�。用單邊帶譜中每1Hz帶寬的功率對(duì)載波功率的相位噪聲之比表��

�(fā)展現(xiàn)狀

  溫度�(bǔ)償晶體振蕩器在近十幾年中得到�(zhǎng)足發(fā)�,其中在精密TCXO的研究開�(fā)與生�(chǎn)方面,日本居和主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達(dá)20 以上,目前的主流�(chǎn)品降�0.4 ,超小型化的TCXO器件體積僅為0.27 。在30年中,TCXO的體積縮小了50余倍乃�100�。日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生產(chǎn)的表面貼裝TCXO厚度�4mm降至2mm,在振蕩啟動(dòng)4ms后即可達(dá)到額定振蕩幅度的90�。金石(KSS)集�(tuán)生產(chǎn)的TCXO頻率范圍�2�80MHz,溫度從�10℃到60℃變化時(shí)的穩(wěn)定度為�1ppm或�2ppm;數(shù)字式TCXO的頻率覆蓋范圍為0.2�90MHz,頻率穩(wěn)定度為�0.1ppm(-30℃~�85℃)。日本東澤通信�(jī)生產(chǎn)的TCO�935/937型片式直接溫�(bǔ)型TCXO,頻率溫度特性(�(diǎn)�15.36MHz)為±1ppm/�20~+70�,在5V±5%的電源電壓下的頻率電壓特性為±0.3ppm,輸出正弦波波形(幅值為1VPP�,電流損耗不�2mA,體�1 ,重�?jī)H�1g。PiezoTechnology生產(chǎn)的X3080型TCXO采用表面貼裝和穿孔兩種封�,正弦波或邏輯輸�,在�55℃~85℃范圍內(nèi)能達(dá)到�0.25~�1ppm的精度。國(guó)�(nèi)的產(chǎn)品水平也較高,如北京瑞華欣科技開發(fā)有限公司推出的TCXO�32�40MHz)在室溫下精度優(yōu)于�1ppm,年的頻率老化率為±1ppm,頻率(�(jī)械)微調(diào)≥�3ppm,電源功耗≤120mw。目前高�(wěn)定度的TCXO器件,精度可�(dá)±0.05ppm�
  高精�、低功耗和小型�,仍然是TCXO的研究課�。在小型化與片式化方�,面臨不少困�,其中主要的有兩�(diǎn):一是小型化�(huì)使石英晶體振子的頻率可變幅度變小,溫度補(bǔ)償更加困�;二是片式封裝后在其回流焊接作業(yè)中,由于焊接溫度�(yuǎn)高于TCXO的允許溫�,會(huì)使晶體振子的頻率�(fā)生變�,若不采限局部散熱降溫措施,難以將TCXO的頻率變化量控制在�0.5×10�6以下。但�,TCXO的技�(shù)水平的提高并沒�(jìn)入到極限,創(chuàng)新的�(nèi)容和潛力仍較大�

�(yīng)�

   石英晶體振蕩器的�(fā)展及其在無線系統(tǒng)中的�(yīng)�,由于TCXO具有較高的頻率穩(wěn)定度,而且體積�,在小電流下能夠快速啟�(dòng),其�(yīng)用領(lǐng)域重�(diǎn)�(kuò)展到移動(dòng)通信系統(tǒng)。TCXO作為基準(zhǔn)振蕩器為�(fā)送信道提供頻率基�(zhǔn),同�(shí)作為接收通道的級(jí)本機(jī)振蕩器;另一只TCXO作為�2�(jí)本機(jī)振蕩器,將其振蕩信號(hào)輸入到第2變頻�。目前移�(dòng)電話要求的頻率穩(wěn)定度�0.1�2.5ppm(-30~+75℃),但出于成本上的考慮,通常選用的規(guī)格為1.5�2.5ppm。移�(dòng)電話�12�20MHz的TCXO代表性產(chǎn)品之一是VC-TCXO�201C1,采用直接補(bǔ)償方��,由日本金石(KSS)公司生�(chǎn)�

使用注意事項(xiàng)

  溫度�(bǔ)償晶體振蕩器�(yīng)注意�
  a)要求在防靜電環(huán)境中安裝�(chǎn)品(有IC電路的對(duì)此項(xiàng)作要求)�
  b)注意輕拿輕�,避免高位跌落或碰撞等引起的�(chǎn)品失��
  c)晶振所加電源電壓幅�、允�、極性正��
  d)注意電源紋波(低相噪晶振建議采用低紋波線性電源)�
  e)輸出負(fù)載要匹配�
  f)產(chǎn)品應(yīng)貯存在環(huán)境溫度為�10℃~40�、相�(duì)濕度不大�80�、周圍環(huán)境無酸�、堿性及其他有害氣體的庫房中�

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