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温补振荡器类型
(1)直接补偿型 直接补偿型TCXO是由热敏电阻和阻容元件组成的温度补偿电路,在振荡器中与石英晶体谐振器振子串联而成的。在温度变化时,热敏电阻的阻值和晶体等效串联电容容值相应变化,从而抵消或削减振荡频率的温度漂移。该补偿方式电路简单,温补振荡器,成本较低,节省印制电路板(PCB)尺寸和空间,适用于小型和低压小电流场合。但当要求晶体振荡器精度小于±1pmm时,直接补偿方式并不适宜。
(2)间接补偿型 间接补偿型又分模拟式和数字式两种类型。模拟式间接温度补偿是利用热敏电阻等温度传感元件组成温度-电压变换电路,温补振荡器单价,并将该电压施加到一支与晶体振子相串接的变容二极管上,通过晶体振子串联电容量的变化,对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。该补偿方式能实现±0.5ppm的**,但在3V以下的低电压情况下受到限制。数字化间接温度补偿是在模拟式补偿电路中的温度—电压变换电路之后再加一级模/数(A/D)变换器,将模拟量转换成数字量。该法可实现自动温度补偿,使晶体振荡器频率稳定度非常高,但具体的补偿电路比较复杂,成本也较高,只适用于基地站和广播电台等要求**化的情况。
温补振荡器发展
准确频率源是许多电子设备组成部分,频率源性能的优劣直接关系到系统的**性。随着便携式电子产品的飞速发展,对频率源的要求也越来越高。普通晶体振荡器是常用的频率源,但由于其振荡频率随温度变化呈近似的三次函数关系,它的应用范围受到了限制。为了获得宽温度范围的准确频率源,通常采用电路对其进行温度补偿。 本文设计了一款温度补偿晶体振荡器(TCXO)芯片,该芯片只需外接一颗石英晶振便可构成TCXO,该芯片分为压控晶体振荡器和模拟温度补偿电路两个部分。其中的压控晶体振荡器的压控电容采用MOS可变电容,温补振荡器**,实现起来成本低。
温补晶振振荡器的发展
温补晶振由普通化转换成小型化是一个过程,在近十几年中得到稳定长足发展,其中在精密TCXO的研究开发与生产方面,日本居主宰地位。在70年代末汽车电话用TCXO的体积达20 以上,温补振荡器价格,目前的主流的产品降至0.4 ,**小型化的TCXO器件体积仅为0.27。
在30年中,TCXO的体积缩小了50余倍乃至100倍。日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生产的表面贴装TCXO厚度由4mm降至2mm,在振荡启动4ms后即可达到额定振荡幅度的90%。金石(KSS)集团生产的TCXO频率范围为2~80MHz,温度从-10℃到60℃变化时的稳定度为±1ppm或±2ppm;数字式TCXO的频率覆盖范围为0.2~90MHz,频率稳定度为±0.1ppm(-30℃~+85℃)。日本东泽通信机生产的TCO-935/937型片式直接温补型TCXO晶振,频率温度特性(点频15.36MHz)为±1ppm/-20~+70℃,在5V±5%的电源电压下的频率电压特性为±0.3ppm,输出正弦波波形(幅值为1VPP),电流损耗不足2mA,体积1 ,重量仅为1g。PiezoTechnology生产的X3080型TCXO采用表面贴装和穿孔两种封装,正弦波或逻辑输出,在-55℃~85℃范围内能达到±0.25~±1ppm的精度。