TCXO晶体振荡器
在TCXO中,有两种主要方法可以补偿石英晶体振荡器的温度漂移。
直接补偿类型直接补偿类型TCXO是由热敏电阻和RC元件组成的温度补偿电路,它与振荡器中的石英晶体振荡器串联。
当温度变化时,热敏电阻的电阻和晶体系列的等效电容相应地改变,从而抵消或减小振荡频率的温度漂移。
该补偿方法具有电路简单,成本低,节省印刷电路板(PCB)尺寸和空间的优点,适用于小,低电压和小电流应用。
但是,当要求晶体振荡器的精度小于±1ppm时,直接补偿方法是不合适的。
间接补偿类型间接补偿类型分为两种类型:模拟和数字。
模拟间接温度补偿使用温度传感元件(如热敏电阻)形成温度 - 电压转换电路,并将电压施加到与晶体振荡器串联的变容二极管,并通过晶体振荡器改变串联电容。
,补偿晶体振荡器的非线性频率漂移。
该补偿方法可以实现±0.5ppm的高精度,但在3V或更低的低电压条件下受到限制。
通过在模拟补偿电路中的温度 - 电压转换电路之后添加一阶模数(A / D)转换器来执行数字间接温度补偿,以将模拟量转换为数字量。
该方法可以实现自动温度补偿,使晶体振荡器的频率稳定性很高,但具体的补偿电路更复杂,成本更高,仅适用于基站和广播电台要求高精度的情况。
TCXO常用频点如下:10MHz,12.8MHz,13MHz,14.4MHz,14.7456MHz,15.36MHz,16MHz,16.368MHz,16.367667MHz,16.369MHz,16.8MHz,18.432MHz,19.2MHz, 19.44MHz,19.68MHz,19.8MHz,20MHz,21.250MHZ,24.5535MHZ,26MHZ,30MHz,32MHz,38.4MHz,尺寸:5.0 * 3.2mm 3.2 * 2.5mm 2.5 * 2mm电压:3.3V 3V 2.8V 1.8V精度为:0.5PPM 2.5PPM最常用的是19.2M VC-TCXO DSA321SCA 19.2M 2ppm 2.8V常用于手机。
TCXO在过去十年中取得了长足的进步,其中日本在精密TCXO的研发和生产方面处于领先地位并占据主导地位。
20世纪70年代末,汽车手机的TCXO数量达到20多个,目前的主流产品降至0.4。
超小型TCXO设备仅为0.27。
30年来,TCXO的体积减少了50倍甚至100倍。
由Kyocera Corporation of Japan通过回流焊接方法生产的表面贴装TCXO的厚度从4mm减小到2mm,并且在振荡开始4ms之后可以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°C变化到60°C时的稳定性为±1ppm或±2ppm;数字TCXO的频率覆盖范围为0.2~90MHz,频率稳定度为±0.1ppm(-30°C至+ 85°C)。
日本东曹株式会社生产的TCO-935/937芯片型直接温度补偿型TCXO在5V±电源电压下的频率温度特性(点频率为15.36MHz)为±1ppm / -20至+ 70°C 5%。
频率和电压特性为±0.3ppm,输出正弦波波形(幅度1VPP),电流损耗小于2mA,体积1,重量仅为1g。
PiezoTechnology的X3080 TCXO提供表面贴装和穿孔封装,正弦或逻辑输出在-55°C至85°C范围内精确到±0.25至±1ppm。
国内产品水平也很高。
例如,北京瑞华新科技发展有限公司推出的TCXO(32~40MHz)在室温下的精度优于±1ppm,第一年的频率老化率为±1ppm。
频率(机械)经过微调。
≥±3ppm,功耗≤120mw。
目前的高稳定性TCXO器件具有±0.05ppm的精度。
高精度,低功耗和小型化仍是TCXO的研究课题。
在小型化和切削方面,存在许多困难。
主要有两点:第一,小型化会使石英晶体振子的频率变小,温度补偿会更加困难。
二,芯片封装后在回流焊接操作中,由于焊接温度远高于TCXO的最高允许温度,晶体振荡器的频率会发生变化。
如果不采用局部散热和降温措施,则难以将TCXO的频率变化控制在±0.5×10 -6或更小。
但是,TCXO技术水平的提高尚未达到极限,创新的内容和潜力仍然较大。
石英晶体振荡器的发展及其在无线系统中的应用由于TCXO具有高频稳定性和小尺寸,因此可以在小电流下快速启动,其应用领域扩展到移动通信系统。
TCXO用作参考振荡器,为发送通道提供频率参考,并用作接收通道的第一级本地振荡器。
另一个TCXO充当第二级本地振荡器,并将其振荡信号输入到第二个反相器。
目前,移动电话所需的频率稳定性为0.1至2.5 ppm(-30至+ 75°C),但出于成本考虑,规格通常为1.5至2.5 ppm。
用于12至20 MHz移动电话的TCXO的代表性产品之一是VC-TCXO-201C1,它使用直接补偿。