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温补晶振与恒温晶振的区别

http://www.ec.hc360.com2019年07月19日19:00 来源:晶科鑫T|T

    晶体振荡器是一种电子振荡器电路,它通过振动晶体(通常是石英晶体)的机械混响来产生具有精确频率的电信号。它通常用于稳定应用,实时时钟信号,并为数字集成电路提供稳定的时钟信号。

    晶体振荡器会因为环境因索,如湿度,压力,振动,特别是温度,而影响晶体振荡器频率的精度。为了限制它们的影响程度,推出了改进的晶体振荡器。分别的温度补偿晶体振荡器(TCXO-"XO"是晶体振荡器的旧缩写)和恒温晶体振荡器(OCXO)。两者都具有出色的短期稳定性,其主要限制因素包括振荡器电路中包含的电子元件,以及晶体老化带来的影响。

    TCXO:一个聪明、实惠的解决方案

    TCXO用于提供比标准晶体振荡器(XO)更高的温度稳定性。TCXO的功耗更高,而且成本也更高,但是当您考虑到它有效地解决上述环境因素并提供比普通XO更可靠的信号时,这些问题是无关紧要的。

    由于其更高的性能水平,您可能会在当今许多智能手机,GPS设备和其他基站应用中找到TCXO。

    设计

    TCXO使用称为压控晶体振荡器(VCXO)的元件。包括温度传感器-当温度变化时-将向变容二极管施加一个小的正确电压,然后产生与温度产生的频率变化相等且相反的频率。这种基于平衡的电路允许TCXO继续提供稳定的频率而不受环境因素的影响。

    功耗

    TCXO需要短暂的预热期(通常为100ms,有时甚至更长,具体取决于设备的设计)。预热允许所有组件达到热平衡并确保设备提供精确信号。那些担心功耗的人会很高兴,但是在这个阶段使用的功率大部分是名义上的,实际上并不是那么耗电

    校准

    为了消除晶体老化的影响,TCXO需要进行外部调整,使频率能够定期复位。这些校准调整之间的时间根据所需的准确度而有所不同,但平均建议是每六个月到一年。如果需要更高的准确度,可以根据需要进行定期调整。

    应该注意的是,对TCXO的机械调谐进行任何其他形式的调整(除了制造商批准的调整之外)都可以改变TCXO设计中的电调谐灵敏度,这反过来将导致它低于或过度纠正。施加温度补偿也可能是有问题的,因为晶体的温度系数随温度而变化。这些变化不是线性的,只会导致整个补偿网络的设计复杂化。

    OCXO:价格更高,产品尺寸较大,但性能更好

    OCXO的理论是,如果将晶体加热到工作环境中通常会遇到的温度,那么晶体的温度可以保持在恒定水平(通常在70-80°C),从而产生更高程度的频率稳定性。这种版本的晶体振荡器通常用于需要精确频率的任务,例如控制无线电发射器频率,蜂窝基站和军事通信设备。

    设计

    为了确保针对更高的内部工作温度进行优化,OCXO中使用的晶体通常由特殊切割(AT切割或SC切割)制成。所使用的“恒温槽”是一个隔热外壳,包含晶体以及振荡器组件,缓冲电路和电源电压调节。热敏电阻温度传感器用于控制加热器的功率,并确保恒温槽内的精确温度保持不变。

    虽然具有精确调节的温度控制环境几乎可以保证晶体的性能,但应该记住,将所有物体放在封闭的恒温槽单元中意味着OCXO在物理尺寸上比TCXO大。因此,它不能用于许多适合TCXO的微型应用中。

    电力消耗

    使用OCXO时需要更长的预热时间,因为恒温槽只有在达到精确温度后才会开始运行(某些OCXO加热器在此期间实际需要大约1安培的功率)。另外,“恒温槽”维持在的持续供热也需要相当大的功率。如此高的功耗意味着OCXO不能仅依靠电池运行。

    校准

    与TCXO一样,每六个月到一年需要定期校准。这在很大程度上取决于设备的设计和使用它的应用程序的要求。

    

责任编辑:刘婷婷

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