业内人士才知道的TCXO振荡器热敏电阻技术分析
来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2020年06月10
业内人士才知道的TCXO振荡器热敏电阻技术分析
小巧精致的TCXO晶振外观上虽然与普通的晶体区别不大,但是内部的构造和设计是差别很大的,因为具有温度补偿性能的温补振荡器,是应用了热敏电阻网络这项技术的.其实也有一种热敏晶振原理差不多,应用到要求不高的产品身上,可以替代温补晶振的作用,但是并不可以完全取代.特别是用在通信网络,军事设备,工业,精密仪表仪器等领域,还是必须得用温补系列的.
温度补偿晶体振荡器通常采用热敏电阻网络来产生校正电压,该校正电压可降低整个温度范围内的频率变化,通常将校正电压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的稳定性可以达到0.1ppm,但是必须解决几个问题.返回到正常室温时,长时间处于一个温度极限下的TCXO可能会出现频移.通常,这种磁带或"回归"误差是暂时的,但看似永久的偏移是很常见的.
回扫误差通常小于0.1ppm,但可能更高,尤其是在机械调谐设备(微调电容器或电位计)正在移动的情况下.这种滞后现象使得很难制造规格接近0.1ppm的TCXO.烤箱振荡器中发现的高精度晶体回扫率较低,但不适合用于温补晶振,因为它们通常在低于设计的烤箱温度下会出现活性下降,并且SC切割和高泛音类型无法调整到足以补偿的程度,频率偏移. 应当牢记数据表中通常没有出现的其他一些注意事项:
如果热敏电阻网络与晶体的热时间常数不同,则当环境温度变化时,TCXO晶振可能会出现暂时的频率漂移.
在某些设计中,调整机械调谐(以补偿老化)可能会改变电气调谐灵敏度,从而导致热敏电阻网络校正不足或校正过度.
如果内部热源缓慢加热热敏电阻网络和晶体,则预热可能不会达到预期的速度.
相位噪声可能不如烤箱设计,并且噪声可能会随温度变化.
在低功率应用中且预热时间不可接受时,TCXO优于烤箱振荡器,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-通常取决于输出信号功率要求.
较早的TCXO设计采用一到三个热敏电阻来使谐振器温度频率曲线平坦,较新的设计采用数字逻辑或微处理器,以从存储在存储器中的值或系数中得出校正电压.一些设计人员要求在温度范围内完全表征非补偿振荡器,以便系统微处理器可以提供所需的校正电压.设计这些振荡器是为了使晶体具有较长的热时间常数,以减少短期不稳定性,并将电调谐微调至指定的灵敏度.每个振荡器都有一个"曲线"编号,与晶体分级的方式非常相似,外部微计测量环境温度可以计算出特定曲线的校正电压.
业内人士才知道的TCXO振荡器热敏电阻技术分析
小巧精致的TCXO晶振外观上虽然与普通的晶体区别不大,但是内部的构造和设计是差别很大的,因为具有温度补偿性能的温补振荡器,是应用了热敏电阻网络这项技术的.其实也有一种热敏晶振原理差不多,应用到要求不高的产品身上,可以替代温补晶振的作用,但是并不可以完全取代.特别是用在通信网络,军事设备,工业,精密仪表仪器等领域,还是必须得用温补系列的.
温度补偿晶体振荡器通常采用热敏电阻网络来产生校正电压,该校正电压可降低整个温度范围内的频率变化,通常将校正电压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的稳定性可以达到0.1ppm,但是必须解决几个问题.返回到正常室温时,长时间处于一个温度极限下的TCXO可能会出现频移.通常,这种磁带或"回归"误差是暂时的,但看似永久的偏移是很常见的.
回扫误差通常小于0.1ppm,但可能更高,尤其是在机械调谐设备(微调电容器或电位计)正在移动的情况下.这种滞后现象使得很难制造规格接近0.1ppm的TCXO.烤箱振荡器中发现的高精度晶体回扫率较低,但不适合用于温补晶振,因为它们通常在低于设计的烤箱温度下会出现活性下降,并且SC切割和高泛音类型无法调整到足以补偿的程度,频率偏移. 应当牢记数据表中通常没有出现的其他一些注意事项:
如果热敏电阻网络与晶体的热时间常数不同,则当环境温度变化时,TCXO晶振可能会出现暂时的频率漂移.
在某些设计中,调整机械调谐(以补偿老化)可能会改变电气调谐灵敏度,从而导致热敏电阻网络校正不足或校正过度.
如果内部热源缓慢加热热敏电阻网络和晶体,则预热可能不会达到预期的速度.
相位噪声可能不如烤箱设计,并且噪声可能会随温度变化.
在低功率应用中且预热时间不可接受时,TCXO优于烤箱振荡器,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-通常取决于输出信号功率要求.
较早的TCXO设计采用一到三个热敏电阻来使谐振器温度频率曲线平坦,较新的设计采用数字逻辑或微处理器,以从存储在存储器中的值或系数中得出校正电压.一些设计人员要求在温度范围内完全表征非补偿振荡器,以便系统微处理器可以提供所需的校正电压.设计这些振荡器是为了使晶体具有较长的热时间常数,以减少短期不稳定性,并将电调谐微调至指定的灵敏度.每个振荡器都有一个"曲线"编号,与晶体分级的方式非常相似,外部微计测量环境温度可以计算出特定曲线的校正电压.
业内人士才知道的TCXO振荡器热敏电阻技术分析
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