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溫度補償晶體振蕩�
閱讀�6881時間�2011-03-10 22:05:21

  溫度補償晶體振蕩�(TCXO)包括數字補�晶體振蕩�和微機補償晶體振蕩器。器件內部采用模擬補償網絡或數字補償方式、利用晶體負載電抗隨溫度的變化而補償晶體元件的頻率-溫度特性,以達到減少其頻率-溫度偏移的晶體振蕩��

概述

  溫度補償晶體振蕩器又稱溫補晶振。英文簡稱為TCXO(temperature compensated crystal oscillator)是在一定的溫度范圍內通過一定的補償方式(比如電容補�、熱敏電阻網絡補償等)而保持晶體振蕩器的輸出頻率在一定的精度范圍內(�10-7 ��10-6 級)的晶體振蕩器。它具有開機特性好、功耗低、頻�-溫度�(wěn)定性高等特�。廣泛應用于各種通信、導�、雷達、衛(wèi)星定位系�、移動通信、程控電話交換機、各類電子測量儀表中�

分類及其特點

  溫度補償晶體振蕩�根據補償方式分可為兩大類,一種是間接補償晶體振蕩�,即在壓控晶體振蕩器(VCXO)的前端加一溫度補償電阻網絡,用補償網絡的輸出電壓來控制VCXO的控制端電壓;另一種是直接補償晶體振蕩器(簡稱直補晶振�,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補償阻容網絡,達到補償的目的。后者在電路中省去了VCXO,也無須對振蕩電路進行�(wěn)壓,因此在電�、功耗、體積以及批量生產等各個方面都具有一定的�(yōu)��

特性參�

  1)標稱頻率:即振蕩器上標明的頻率�
  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)頻率準確度:按�(guī)定條件要�,在基準溫度(23℃�2℃)下測試,晶體振蕩器的頻率相對于其�(guī)定標稱值的允許偏差,即(f-f0�/f0�
  4)頻�-溫度�(wěn)定度:按�(guī)定條件要�,在規(guī)定溫度范圍內晶體振蕩器輸出頻率的變化量相對于溫度范圍內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)定條件要求,振蕩器輸出波形類型為正弦波或方波�
  6)頻率老化:晶體振蕩器輸出頻率隨時間的變化,通常用某一時間間隔的頻差來量度。如0�30天的總變化或1年內的預定總頻率變化��
  7)相位噪聲:短期�(wěn)定度的頻域量�。用單邊帶譜中每1Hz帶寬的功率對載波功率的相位噪聲之比表��

�(fā)展現狀

  溫度補償晶體振蕩�在近十幾年中得到長足�(fā)�,其中在精密TCXO的研究開�(fā)與生產方面,日本居和主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達20 以上,目前的主流產品降至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的表面貼裝TCXO厚度�4mm降至2mm,在振蕩啟動4ms后即可達到額定振蕩幅度的90�。金石(KSS)集團生產的TCXO頻率范圍�2�80MHz,溫度從�10℃到60℃變化時的穩(wěn)定度為�1ppm或�2ppm;數字式TCXO的頻率覆蓋范圍為0.2�90MHz,頻率穩(wěn)定度為�0.1ppm(-30℃~�85℃)。日本東澤通信機生產的TCO�935/937型片式直接溫補型TCXO,頻率溫度特性(點頻15.36MHz)為±1ppm/�20~+70℃,�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 ,重量僅�1g。PiezoTechnology生產的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℃范圍內能達到�0.25~�1ppm的精度。國內的產品水平也較�,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(機械)微調≥±3ppm,電源功耗≤120mw。目前高�(wěn)定度的TCXO器件,精度可達�0.05ppm�
  高精�、低功耗和小型化,仍然是TCXO的研究課�。在小型化與片式化方�,面臨不少困�,其中主要的有兩點:一是小型化會使石英晶體振子的頻率可變幅度變�,溫度補償更加困難;二是片式封裝后在其回流焊接作�(yè)�,由于焊接溫度遠高于TCXO的允許溫度,會使晶體振子的頻率發(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。但是,TCXO的技術水平的提高并沒進入到極�,創(chuàng)新的內容和潛力仍較大�

應用

   石英晶體振蕩器的�(fā)展及其在無線系統中的應用,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�,其應用領域重點擴展到移動通信系統。TCXO作為基準振蕩器為�(fā)送信道提供頻率基�,同時作為接收通道的級本機振蕩器;另一只TCXO作為�2級本機振蕩器,將其振蕩信號輸入到�2變頻器。目前移動電話要求的頻率�(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。移動電話用12�20MHz的TCXO代表性產品之一是VC-TCXO�201C1,采用直接補償方式,,由日本金石(KSS)公司生��

使用注意事項

  溫度補償晶體振蕩器應注意�
  a)要求在防靜電環(huán)境中安裝產品(有IC電路的對此項作要求)�
  b)注意輕拿輕�,避免高位跌落或碰撞等引起的產品失效�
  c)晶振所加電源電壓幅�、允差、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)輸出負載要匹配�
  f)產品應貯存在環(huán)境溫度為�10℃~40℃、相對濕度不大于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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