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鲜少人知晓的几个温补晶振考虑事项

来源:http://mystarbucksmoment.cn 作者:康比电子 2019年02月19
    温补晶振是一款本身自带温度补偿功能的石英晶体振荡器,能提供给产品温补补偿功能,如我们日常生活中常见的空调,冰箱等,都使用到了温补晶振,温补晶振具备了低相位噪声,低功耗等特点,同时它的精度可高达0.5PPM,是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器.关于温补晶振的了解有多少呢?
    温度补偿晶体振荡器通常使用热敏电阻网络来产生校正电压,该校正电压降低了频率随温度的变化.校正电压通常被施加到晶体电路中的变容二极管,使得晶体频率可以少量变化.TCXO稳定性可以接近0.1PPM,但必须解决几个问题.当TCXO恢复到正常室温时,长时间处于一个极端温度下的温补晶振可能会出现频率偏移.通常,这种滞后或"回扫"误差是暂时的,但看似永久的偏移是常见的.回扫误差通常小于约0.1PPM,但可能更高,尤其是当机械调谐装置(微调电容器或电位计)移动时.这种滞后使得制造规格接近0.1PPM的TCXOs非常困难.恒温振荡器中发现的高精度晶振显示出较少的回扫,但是它们不适合用于TCXOs,因为它们通常在低于设计烤箱温度的温度下显示出活性下降,SC切割和高泛音类型不能被调谐到足以补偿频率偏移的量.
应该记住数据表中经常没有的其他几个考虑事项:
    如果热敏电阻网络不具有与石英晶振相同的热时间常数,当环境温度变化时,TCXOs可能会表现出暂时的频率漂移.调整机械调谐(以补偿老化)可能会改变某些设计中的电调谐灵敏度,导致热敏电阻网络不正确或过度正确.如果内部热源缓慢加热热敏电阻网络和晶体,预热可能不会像预期的那样快.相位噪声可能不如烤箱设计,并且噪声可能随温度变化.
    在低功率应用中,当预热时间不可接受时,TCXOs优于烘箱振荡器.唯一的预热时间是组件达到热平衡所需的时间,总电流消耗可能非常低——通常由输出信号功率要求决定.
    较旧的设计使用一到三个热敏电阻来压平晶体温度频率曲线.较新的设计采用数字逻辑或微处理器从存储在存储器中的值或系数中导出校正电压.一些设计者要求非补偿振荡器完全表征温度,以便系统微处理器能够提供所需的校正电压.这些振荡器被设计成使得贴片晶振具有长的热时间常数以减少短期不稳定性,并且电调谐被调整到特定的灵敏度.每一个振荡器都有一个"曲线"数字,就像晶体分级一样,外部微测量环境温度计算特定曲线的校正电压.该计算可以是查找表中各点之间的插值,或者是使用具有温度和振荡器"角度"的温补晶振的三次方程作为输入的计算.

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