TCXO溫補(bǔ)晶振的5個關(guān)鍵元素

作者： 揚(yáng)興晶振 日期：2021-09-27 瀏覽量：

  從去年下半年開始，TCXO溫補(bǔ)晶振變得炙手可熱。今天，我們繼續(xù)討論一下溫度控制的晶體振蕩器。

  在我們的振蕩器系列中，使用烤箱控制的有晶體振蕩器(OCXO)和溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)。在之前的TCXO文章中，我們介紹了TCXO的性能和補(bǔ)償類型，那大家知道TCXO晶振四種常見類型嗎?

  TCXO晶振的4種類型

  1.ADTCXO：是一種模擬數(shù)字TCXO。這種形式的TCXO溫補(bǔ)晶振已廣泛用于手機(jī)中這使用模擬技術(shù)為振蕩器提供溫度校正。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：變化緩慢發(fā)生并且沒有像某些全數(shù)字類型那樣經(jīng)歷相位跳躍。

  2.DTCXO：另一種數(shù)字TCXO。它使用溫度傳感器然后邏輯和數(shù)學(xué)函數(shù)使用數(shù)字電路和查找表。使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器到的數(shù)字校正圖轉(zhuǎn)換為模擬信號。

  3.DCXO：這是一種振蕩器，其中任何校正都由設(shè)備內(nèi)的主處理器計算通過這種方式。TCXO石英晶體振蕩器不是單獨(dú)的實體，但是處理結(jié)合在整個設(shè)備的處理中這有助于在某些情況下節(jié)省成本。

  4.MCXO：這種形式的TCXO石英晶體振蕩器使用微處理器提供顯著提高的處理水平，以在各種情況下提供更準(zhǔn)確的補(bǔ)償。雖然性能稍好一些，但成本卻高于其他形式。

  現(xiàn)在，讓我們繼續(xù)更深入地研究TCXO。接下來我們將討論TCXO的五個關(guān)鍵要素以及溫度的影響。

  通過在TCXO的晶體振蕩器模塊中應(yīng)用溫度補(bǔ)償，可以大大提高振蕩器的基本性能。

  如何最小化溫度的影響

  盡管晶體振蕩器提供了高度穩(wěn)定的振蕩器形式，但它們?nèi)允軠囟扔绊憽恼麄€生長的晶體中切出實際的晶體元素可以幫助最小化溫度的影響，但它們?nèi)詴艿揭欢ǔ潭鹊挠绊憽τ贏T切割的晶體，可以在正常環(huán)境溫度附近將隨溫度變化的漂移降至最低，但漂移速率將在該溫度之上和之下升高（如下圖）。

  石英晶體的典型頻率和溫度曲線

  溫度的影響在很大程度上是可重復(fù)的和可定義的。因此，可以使用溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)補(bǔ)償許多影響。

  TCXO解決方案

  TCXO調(diào)整振蕩器的頻率以補(bǔ)償溫度變化而發(fā)生的變化。為此，TCXO的主要元件是壓控晶體振蕩器(VCXO)。它連接到一個檢測溫度并向振蕩器施加小的校正電壓的電路(如下圖)。

 TCXO結(jié)構(gòu)圖

  TCXO的5個關(guān)鍵元素

  整個TCXO溫補(bǔ)晶振由五個不同的元素組成：

  01 、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

  補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)是整個系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵。振蕩器溫度頻率響應(yīng)的近似曲線如上所示。實際曲線可近似在3的形式表示第三階多項式表達(dá)，盡管更精確的表示考慮了一些非線性和工程以接近5個階多項式。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)需要感測溫度并產(chǎn)生與此相反的電壓(如下圖)。

  TCXO補(bǔ)償電壓

  早期的設(shè)計將使用模擬電路，并且通常直接使用電容器，電阻器和熱敏電阻的網(wǎng)絡(luò)來直接控制振蕩頻率。這種類型的電路包括補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和晶體頻率拉動。

  當(dāng)前的技術(shù)通常采用間接補(bǔ)償方法，其中在補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中感測溫度，并且產(chǎn)生電壓，該電壓提供與溫度曲線相反的頻率變化。

  這可以通過使用模擬組件來實現(xiàn)，但是當(dāng)前技術(shù)通常會結(jié)合某種形式的數(shù)字信號處理(DSP)，以產(chǎn)生更準(zhǔn)確的響應(yīng)，并可能通過對具有特定響應(yīng)的ROM進(jìn)行編程來分別對單元進(jìn)行線性化處理。

  DSP電路通常包含在特殊的ASIC中，因此可以對其進(jìn)行定制以適合應(yīng)用，而不會消耗太多電流。

  02、振蕩器上拉電路

  一旦產(chǎn)生電壓，就將其施加到可以拉低晶體振蕩器頻率的電路上。通常，它包含一個變?nèi)荻O管和一些低通濾波。

  03 、晶體振蕩器

  所述晶體振蕩器電路通常是一個標(biāo)準(zhǔn)的電路，而是一個被設(shè)計成得到的操作條件用于與理想驅(qū)動水平等晶體。

  04、穩(wěn)壓器

  為了防止外部電壓變化引起不希望的頻率偏移，整個TCXO應(yīng)該裝有一個電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器本身不應(yīng)引起不希望的溫度影響。

  05 、緩沖放大器

  需要一個緩沖放大器來增加輸出驅(qū)動。它應(yīng)該為晶體振蕩器提供隔離，使其免受可能看到的任何外部負(fù)載變化的影響。

  TCXO通常進(jìn)行外部調(diào)整，以使頻率能夠定期重置。這使得能夠消除晶體老化的影響。校準(zhǔn)調(diào)整之間的時間間隔取決于所需的精度，但通常可能為六個月或一年。如果需要非常高的精度，則可以使用更短的時間。

推薦閱讀

• 如何用萬用表判斷晶振的好壞
  晶體振蕩器
• 晶振怎么測量好壞
  晶振
• YXC揚(yáng)興科技 | 知識科普：一文看懂有源晶振和無源晶振的區(qū)別
  晶體振蕩器
• 數(shù)字音頻丨高品質(zhì)晶振應(yīng)用選型篇
  每一個懂得品味人生的人，都知道如何與音樂共處。音樂就是如此重要，音響也成為生活的必備品，隨著生活品質(zhì)的提升，人們對音質(zhì)的要求越來越高，高端音響大多數(shù)都帶有數(shù)字電路，其中數(shù)字音頻處理器模塊用到的晶振精度越高，音效會越好，高品質(zhì)晶振可降低本身帶來的噪聲，對音頻處理器。