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TCXO晶振與OCXO晶振技術(shù)兩款石英晶體振蕩確定哪種技術(shù)適合特定的應(yīng)用

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TCXO晶振與OCXO晶振技術(shù)兩款石英晶體振蕩確定哪種技術(shù)適合特定的應(yīng)用

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2018-07-26 15:44:08【大中小】

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IC技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致了OCXO晶振和TCXO晶振的增強(qiáng)，模糊了它們的歷史差異。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這兩種石英晶體振蕩器的功能使得許多設(shè)計(jì)者很難確定哪種技術(shù)適合特定的應(yīng)用。本文章在為設(shè)計(jì)者提供OCXO和TCXO的比較，以幫助他們做出更明智的選擇，并獲得給定應(yīng)用的最佳性能。

OCXO和TCXO技術(shù)之間的電流分界線在期望的溫度范圍內(nèi)大約為0.28PPM。TCXO在第3層應(yīng)用中的發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致了溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定性的進(jìn)步——接近OCXO傳統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定性。由于這兩種技術(shù)都適用于應(yīng)用程序，因此決定哪種技術(shù)最適合給定的應(yīng)用程序可能會(huì)令人困惑。

1、TCXO技術(shù)

TCXO晶振是電壓控制晶體振蕩器，其校正電壓施加到電壓控制引腳。該電壓隨溫度變化，使頻率恢復(fù)到標(biāo)稱值。該應(yīng)用在規(guī)范的整個(gè)頻率范圍內(nèi)練習(xí)晶體。任何與晶體相關(guān)的問題，如耦合模式，都不能被校正，并疊加在結(jié)果頻率-溫度曲線上。這使得晶體的設(shè)計(jì)和制造成為TCXO的一個(gè)困難和關(guān)鍵的部分。

大多數(shù)TCXO需要電壓控制功能。這允許頻率的精確設(shè)置，針對(duì)長期老化的調(diào)整，以及將設(shè)備鎖相到其他來源的能力。該功能VCTCXO (壓控溫補(bǔ)晶體振蕩器)通過調(diào)節(jié)呈現(xiàn)給晶體的負(fù)載電容來工作。這些調(diào)整所做的改變應(yīng)該考慮到TCXO的嚴(yán)格公差。用于調(diào)節(jié)頻率的電容器具有溫度系數(shù)，該溫度系數(shù)隨溫度改變電容器的標(biāo)稱值。這種變化對(duì)晶體的補(bǔ)償有影響。在較低精度的TCXO中，這通常會(huì)被忽略，但是隨著TCXO精度達(dá)到并超過0.5ppm的水平，這些影響不再被忽略。在典型的應(yīng)用中，為了精確校準(zhǔn)，需要將單位從0.5-2ppm進(jìn)行調(diào)整。該裝置隨后需要調(diào)整以實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定性(老化)。

圖1顯示了校準(zhǔn)到精確頻率的設(shè)備的頻率-溫度數(shù)據(jù)。然后調(diào)整頻率+/-4和+/-8ppm。然后將這些圖偏移以進(jìn)行比較。電容器的這種效應(yīng)對(duì)晶體曲線具有旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，并且補(bǔ)償水平會(huì)改變。曲線圖顯示溫度范圍越寬:應(yīng)用越精確，電壓控制功能的影響越大。

將TCXO調(diào)整為1.0 ppm的校準(zhǔn)和3ppm的長期老化可以將補(bǔ)償改變50-125ppb。當(dāng)規(guī)范接近或低于0.25 ppm時(shí)，這開始接近補(bǔ)償極限的50%。當(dāng)在高精度應(yīng)用中使用TCXO時(shí)，這可能是一個(gè)重大問題。

圖1

2、OCXO技術(shù)

耐熱晶體振蕩器( OCXO )通常用于高精度頻率應(yīng)用。這種方法將晶振和相關(guān)的石英晶體振蕩器電路加熱到晶體的上轉(zhuǎn)折點(diǎn)。圖2顯示了OCXO應(yīng)用程序中使用的上轉(zhuǎn)折點(diǎn)部分。

圖2

溫度穩(wěn)定的環(huán)境具有一些固有的優(yōu)點(diǎn)。這種方法大大降低了前面提到的溫度系數(shù)效應(yīng)。圖3顯示了當(dāng)EFC改變+/-4 ppm和+ /-8ppm時(shí)，OCXO的頻率-溫度特性，類似于TCXO。數(shù)據(jù)顯示，與50-100ppb的TCXO相比，OCXO與控制電壓變化相關(guān)的穩(wěn)定性在5-10ppb的范圍內(nèi)。

圖3

3、摘要

說明中提供的數(shù)據(jù)取自市售現(xiàn)成產(chǎn)品。供應(yīng)商之間的確切數(shù)字會(huì)有所不同，但是總體趨勢和大致數(shù)量應(yīng)該是相似的。在選擇合適的設(shè)備之前，需要審查的關(guān)鍵問題是頻率穩(wěn)定性的變化，以及校準(zhǔn)和長期穩(wěn)定性(老化)所需的調(diào)整。OCXO對(duì)這些效應(yīng)的敏感度只有TCXO的四分之一。在考慮產(chǎn)品壽命時(shí)，應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。

下表概述了OCXO和TCXO產(chǎn)品之間需要考慮的差異。通常，當(dāng)大小和功率對(duì)應(yīng)用程序至關(guān)重要時(shí)，TCXO是首選。這些往往是手持或電池操作的設(shè)備。就頻率穩(wěn)定性而言，OCXO晶振是一款更穩(wěn)健的產(chǎn)品。這種類型的產(chǎn)品往往更適合于通信/網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。表A應(yīng)該有助于指導(dǎo)設(shè)計(jì)者為那里的應(yīng)用程序選擇最合適的技術(shù)。

3.1表A