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系数校正Vectron Oscillator应用说明

来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2019年01月24
   美国Vectron Crystal公司是一家频率控制解决方案供应商,本身也是研发和生产石英晶体,石英晶体振荡器的制造商,其设计和开发能力,在业界中算是非常不错的,可以为航天航空,无线基站平台,汽车船舶,军事用品,井下探测等比较高端的行业提供方案和石英晶振产品。2018年Vectron晶振被授予Leading Lights'杰出元件供应商',并且还研发出了CCXO晶振系列,可用于射频微波,无线模块,网络系统等。
   Coefficient Corrected Oscillator(CCXO)包含一个高稳定性的恒温石英晶体振荡器和一个I2那个C接口与温度和电流传感器以及板载EEPROM通信。该界面使客户得以改进根据振荡器已经非常出色的稳定性。
   石英谐振器和单炉控制电路的进步使得烤箱控制晶体的大规模生产成为可能振荡器(OCXO)能够实现0.06ppb/天的老化速率和0.4ppb的温度稳定性商业温度范围。使用市售环境可以进一步提高这些稳定性传感器和微处理器。Vectron的MX系列振荡器将数字电子设备嵌入振荡器外壳中使用这种方法已经实现了微处理器校正稳定性至0.1ppb。下图显示了一个带有4的OCXO贴片振荡器使用微处理器将ppb温度稳定性校正到小于0.3ppb。
ZDQXS1.jpg
图1-微处理器校正的OCXO(红色迹线),改进了~10倍未补偿的结果(蓝色痕迹)。
   对于许多应用,板载微处理器校正方法是足够的;但是,在某些应用客户中通过自己执行微处理器校正来获得更好的结果。对于这些应用,Vectron提供我们的“CoefficientCorrectedOscillators”(CCXO)系列。此外,将CCXO晶振纳入系统可能会导致总体费用降低如果客户在最终应用程序中已经有微处理器,则会产生材料成本。
   CCXO使客户能够通过使用I2C接口执行微处理器校正。通过界面,客户可以访问环境传感器,数字控制频率,并访问存储在其中的测试信息EEPROM。每个振荡器的特征在于温度室,以及频率误差,温度的值传感器和每个测试温度下的电流传感器存储在EEPROM中。频率误差和温度传感器结果用于生成多项式函数的系数:
ZDQXS2.jpg
   其中F是频率误差,T是温度传感器值,然后将这些系数存储在EEPROM中。
ZDQXS3.jpg
   •对每个单元进行温度测试。
   •板载温度和电流的值传感器和石英晶体振荡器的频率误差每个测试温度都保存到EEPROM中。
   •四阶多项式频率的系数计算并存储温度与温度EEPROM。
   •电流和温度传感器提供真实的时间值通过I2C在操作期间。
   在应用中使用期间,客户使用I2C接口控制振荡器的频率以寻址板载DAC。或者,客户可以使用F(T)信息来控制DDS并使用固定频率振荡器。
   下面的框图和表格说明了实现以及校正系数和系数之间的差异校正振荡器。
ZDQXS4.jpg
图3-系数和校正振荡器的方框图。在校正的振荡器中,微处理器是嵌入在OCXO中。
ZDQXS5.jpg
图4-使用DDS和固定频率振荡器进行交替配置,以提高稳定性。
ZDQXS6.jpg
   系数校正振荡器方法需要客户更多的设计效果来实现,但提供了客户在最终应用中更多地控制振荡器。除了频率与温度的关系之外,还有电流传感器可以深入了解可用于多种用途的振荡器。在OCXO晶振中,使用烤箱来保持在恒定温度下晶体,同时改变周围环境温度。
电流表现出以下行为:
   •稳态烤箱电流消耗与温度成反比。
   •由于稳定所需的额外功率,空气流量增加,固定温度下的电流消耗增加烤箱。
   •增加的空气流量可能会改变测量的频率与温度性能。
   •当环境温度变化时,在达到新的稳态值之前会发生瞬态电流响应。该行为可以提供对有源晶振的宝贵见解,允许客户将电流传感器用作以下指标:
   •热稳定性
   •如果电流与存储在EEPROM中的电流温度不相似,则会降低F(T)等式
   最终这个数据可用于创建一个新的两个独立变量关系F(I,T),其中F是频率误差,我是电流传感器值,T是温度传感器值。
   CCXO(MD-xx3系列)为客户提供了获得振荡器性能的宝贵见解的机会最终以更低的成本提高最终应用的性能。该解决方案确实需要更多的前期工作而不是现成的校正振荡器,但提供了改善性能的途径。
   目前为止,Vectron晶振公司获得的成就无人超越,2016年的活动最为频繁,到多个国家参赛或展示产品,让更多国家的生产厂家认识Vectron品牌,拥有领先的频率元件制造技术和加工工艺。进行系数校正时,从未发生过失误,并通过校正将晶体和振荡器生产得更好,更大量。

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