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温补晶振(TCXO)解决方案

来源: | 发布日期:2022-02-17

温补晶振(TCXO)解决方案温度补偿晶体振荡器(TCXO)它由广范围的温度补偿电路和高精度晶体谐振器组合,可输出稳定的振荡信号。通过测量温度并向VCXO施加校正电压,可以显著 提高温度范围内的频率稳定性,同时保持较低的成本。高精度TCXO,主要用于网络基础设施,实现了与OCXO同等的频率精度 ,但成本更低的特点。 感兴趣的话不要划走跟着晶光华小编一起看下去。

TCXO

TCXO解决方案

TCXO调整振荡器的频率以补偿因温度变化而发生的变化,为了实现这一点,TCXO中的主要元件是压控晶体振荡器VCXO,它连接到一个检测温度的电路,并向振荡器施加一个小的校正电压,如下⬇️图所示。

TCXO框图

       有许多不同的元素构成了整体温控振荡器:

       补偿网络:补偿网络是整个系统运行的关键,振荡器的温度频率响应的近似曲线如下图所示。实际曲线可以接近3阶多项式的形式表示,但更准确的表示会考虑到一些非线性并计算出接近5阶多项式,补偿网络需要感测温度并产生与此相反的电压。

TCXO 的早期电子设计使用模拟电路,通常直接使用包括电容器、电阻器和热敏电阻在内的电子元件网络来直接控制振荡频率,这种类型的电路包括补偿网络图上的两个块和晶体频率牵引块,即使在今天,这些更简单的基于模拟的TCXO中的一些也可用。

TCXO中使用的补偿电压

目前的技术通常采用间接方法,其中在补偿网络中感测温度,并产生电压,提供与温度曲线相反的频率变化,这可以使用一些相对简单的数字处理来实现,使用PROM或其他存储器提供更好的线性化,其温度曲线与晶体的温度曲线相反,这使得曲线的所有部分都能被正确地线性化。一般来说,从一个单元到另一个单元的晶体曲线相对相似,尽管有一些变化,使用PROM方法可以为每个单独的晶体生成曲线,尽管这会增加成本。在许多情况下,处理电路包含在特殊的ASIC中,使其能够根据应用进行定制,同时优化电流消耗方面的性能。

振荡器拉动电路:一旦产生电压,就将其应用于可以拉动晶体振荡器频率的电路,通常,RF电路设计包含一个变容二极管和一些低通滤波,通常可以将振荡器拉高约±50ppm,因为这应该提供足够的范围以适应温度范围内的频率变化,此外,大多数TCXO能够调整频率以适应老化,这也需要适应在晶振的牵引范围内。

电压调节:为了防止外部电压变化引入不需要的频移,整个TCXO应包含一个电压调节器,该电压调节器本身不应该引入不需要的温度影响。除此之外,稳压器的输出噪声应该非常低,这是因为任何噪声等会倾向于作为相位噪声出现在输出上,这些振荡器通常用于需要合理或低水平相位噪声的应用中,因此,电压调节器的性能非常重要。

缓冲放大器:电子电路设计中需要缓冲放大器来增加输出驱动,尽管添加了一些额外的电子元件,但它会为振荡器本身提供与可能看到的任何外部负载变化的隔离,这将大大提高稳定性,防止实际负载以任何方式拉动频率。此外,TCXO通常具有外部调整功能,以便能够定期重置频率,这能够消除晶体老化的影响,校准调整之间的时间间隔取决于所需的准确度,但通常为半年或一年,如果需要非常高的准确度,可以缩短周期。 

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【本文标签】 温补晶振(TCXO)解决方案及其性能 石英晶振 振荡器 有源晶振 频移

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