業(yè)內(nèi)人士才知道的TCXO振蕩器熱敏電阻技術(shù)分析
來源：http://m.zghybn.com 作者：金洛鑫電子 2020年06月10
業(yè)內(nèi)人士才知道的TCXO振蕩器熱敏電阻技術(shù)分析
小巧精致的TCXO晶振外觀上雖然與普通的晶體區(qū)別不大,但是內(nèi)部的構(gòu)造和設(shè)計(jì)是差別很大的,因?yàn)榫哂袦囟妊a(bǔ)償性能的溫補(bǔ)振蕩器,是應(yīng)用了熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)這項(xiàng)技術(shù)的.其實(shí)也有一種熱敏晶振原理差不多,應(yīng)用到要求不高的產(chǎn)品身上,可以替代溫補(bǔ)晶振的作用,但是并不可以完全取代.特別是用在通信網(wǎng)絡(luò),軍事設(shè)備,工業(yè),精密儀表儀器等領(lǐng)域,還是必須得用溫補(bǔ)系列的.
溫度補(bǔ)償晶體振蕩器通常采用熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生校正電壓,該校正電壓可降低整個(gè)溫度范圍內(nèi)的頻率變化,通常將校正電壓施加到晶體電路中的變?nèi)荻O管,使得晶體頻率可以少量變化.TCXO的穩(wěn)定性可以達(dá)到0.1ppm,但是必須解決幾個(gè)問題.返回到正常室溫時(shí),長時(shí)間處于一個(gè)溫度極限下的TCXO可能會(huì)出現(xiàn)頻移.通常,這種磁帶或"回歸"誤差是暫時(shí)的,但看似永久的偏移是很常見的.
回掃誤差通常小于0.1ppm,但可能更高,尤其是在機(jī)械調(diào)諧設(shè)備(微調(diào)電容器或電位計(jì))正在移動(dòng)的情況下.這種滯后現(xiàn)象使得很難制造規(guī)格接近0.1ppm的TCXO.烤箱振蕩器中發(fā)現(xiàn)的高精度晶體回掃率較低,但不適合用于溫補(bǔ)晶振,因?yàn)樗鼈兺ǔＴ诘陀谠O(shè)計(jì)的烤箱溫度下會(huì)出現(xiàn)活性下降,并且SC切割和高泛音類型無法調(diào)整到足以補(bǔ)償?shù)某潭?頻率偏移.
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應(yīng)當(dāng)牢記數(shù)據(jù)表中通常沒有出現(xiàn)的其他一些注意事項(xiàng):
如果熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)與晶體的熱時(shí)間常數(shù)不同,則當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),TCXO晶振可能會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的頻率漂移.
在某些設(shè)計(jì)中,調(diào)整機(jī)械調(diào)諧(以補(bǔ)償老化)可能會(huì)改變電氣調(diào)諧靈敏度,從而導(dǎo)致熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)校正不足或校正過度.
如果內(nèi)部熱源緩慢加熱熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)和晶體,則預(yù)熱可能不會(huì)達(dá)到預(yù)期的速度.
相位噪聲可能不如烤箱設(shè)計(jì),并且噪聲可能會(huì)隨溫度變化.
在低功率應(yīng)用中且預(yù)熱時(shí)間不可接受時(shí),TCXO優(yōu)于烤箱振蕩器,唯一的預(yù)熱時(shí)間是組件達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間,總電流消耗可能非常低-通常取決于輸出信號功率要求.
較早的TCXO設(shè)計(jì)采用一到三個(gè)熱敏電阻來使諧振器溫度頻率曲線平坦,較新的設(shè)計(jì)采用數(shù)字邏輯或微處理器,以從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的值或系數(shù)中得出校正電壓.一些設(shè)計(jì)人員要求在溫度范圍內(nèi)完全表征非補(bǔ)償振蕩器,以便系統(tǒng)微處理器可以提供所需的校正電壓.設(shè)計(jì)這些振蕩器是為了使晶體具有較長的熱時(shí)間常數(shù),以減少短期不穩(wěn)定性,并將電調(diào)諧微調(diào)至指定的靈敏度.每個(gè)振蕩器都有一個(gè)"曲線"編號,與晶體分級的方式非常相似,外部微計(jì)測量環(huán)境溫度可以計(jì)算出特定曲線的校正電壓.
業(yè)內(nèi)人士才知道的TCXO振蕩器熱敏電阻技術(shù)分析
小巧精致的TCXO晶振外觀上雖然與普通的晶體區(qū)別不大,但是內(nèi)部的構(gòu)造和設(shè)計(jì)是差別很大的,因?yàn)榫哂袦囟妊a(bǔ)償性能的溫補(bǔ)振蕩器,是應(yīng)用了熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)這項(xiàng)技術(shù)的.其實(shí)也有一種熱敏晶振原理差不多,應(yīng)用到要求不高的產(chǎn)品身上,可以替代溫補(bǔ)晶振的作用,但是并不可以完全取代.特別是用在通信網(wǎng)絡(luò),軍事設(shè)備,工業(yè),精密儀表儀器等領(lǐng)域,還是必須得用溫補(bǔ)系列的.
溫度補(bǔ)償晶體振蕩器通常采用熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生校正電壓,該校正電壓可降低整個(gè)溫度范圍內(nèi)的頻率變化,通常將校正電壓施加到晶體電路中的變?nèi)荻O管,使得晶體頻率可以少量變化.TCXO的穩(wěn)定性可以達(dá)到0.1ppm,但是必須解決幾個(gè)問題.返回到正常室溫時(shí),長時(shí)間處于一個(gè)溫度極限下的TCXO可能會(huì)出現(xiàn)頻移.通常,這種磁帶或"回歸"誤差是暫時(shí)的,但看似永久的偏移是很常見的.
回掃誤差通常小于0.1ppm,但可能更高,尤其是在機(jī)械調(diào)諧設(shè)備(微調(diào)電容器或電位計(jì))正在移動(dòng)的情況下.這種滯后現(xiàn)象使得很難制造規(guī)格接近0.1ppm的TCXO.烤箱振蕩器中發(fā)現(xiàn)的高精度晶體回掃率較低,但不適合用于溫補(bǔ)晶振,因?yàn)樗鼈兺ǔＴ诘陀谠O(shè)計(jì)的烤箱溫度下會(huì)出現(xiàn)活性下降,并且SC切割和高泛音類型無法調(diào)整到足以補(bǔ)償?shù)某潭?頻率偏移.
如果熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)與晶體的熱時(shí)間常數(shù)不同,則當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),TCXO晶振可能會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的頻率漂移.
在某些設(shè)計(jì)中,調(diào)整機(jī)械調(diào)諧(以補(bǔ)償老化)可能會(huì)改變電氣調(diào)諧靈敏度,從而導(dǎo)致熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)校正不足或校正過度.
如果內(nèi)部熱源緩慢加熱熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)和晶體,則預(yù)熱可能不會(huì)達(dá)到預(yù)期的速度.
相位噪聲可能不如烤箱設(shè)計(jì),并且噪聲可能會(huì)隨溫度變化.
在低功率應(yīng)用中且預(yù)熱時(shí)間不可接受時(shí),TCXO優(yōu)于烤箱振蕩器,唯一的預(yù)熱時(shí)間是組件達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間,總電流消耗可能非常低-通常取決于輸出信號功率要求.
較早的TCXO設(shè)計(jì)采用一到三個(gè)熱敏電阻來使諧振器溫度頻率曲線平坦,較新的設(shè)計(jì)采用數(shù)字邏輯或微處理器,以從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的值或系數(shù)中得出校正電壓.一些設(shè)計(jì)人員要求在溫度范圍內(nèi)完全表征非補(bǔ)償振蕩器,以便系統(tǒng)微處理器可以提供所需的校正電壓.設(shè)計(jì)這些振蕩器是為了使晶體具有較長的熱時(shí)間常數(shù),以減少短期不穩(wěn)定性,并將電調(diào)諧微調(diào)至指定的靈敏度.每個(gè)振蕩器都有一個(gè)"曲線"編號,與晶體分級的方式非常相似,外部微計(jì)測量環(huán)境溫度可以計(jì)算出特定曲線的校正電壓.
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