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

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。

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(hào)。

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(jì)算通過這種方式。TCXO石英晶體振蕩器不是單獨(dú)的實(shí)體，但是處理結(jié)合在整個(gè)設(shè)備的處理中這有助于在某些情況下節(jié)省成本。

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(gè)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?。從整個(gè)生長的晶體中切出實(shí)際的晶體元素可以幫助最小化溫度的影響，但它們?nèi)詴?huì)受到一定程度的影響。對(duì)于AT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（見圖1）。

圖1：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(gè)檢測(cè)溫度并向振蕩器施加小的校正電壓的電路（見圖2）。

圖2：TCXO結(jié)構(gòu)圖

TCXO的5個(gè)關(guān)鍵元件

整個(gè)TCXO溫補(bǔ)晶振由五個(gè)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(gè)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(shí)際曲線可近似在3的形式表示第三階多項(xiàng)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(gè)階多項(xiàng)式。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)需要感測(cè)溫度并產(chǎn)生與此相反的電壓（見圖3）。

圖3：TCXO補(bǔ)償電壓

早期的設(shè)計(jì)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(dòng)。

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(cè)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(shí)現(xiàn)，但是當(dāng)前技術(shù)通常會(huì)結(jié)合某種形式的數(shù)字信號(hào)處理（DSP），以產(chǎn)生更準(zhǔn)確的響應(yīng)，并可能通過對(duì)具有特定響應(yīng)的ROM進(jìn)行編程來分別對(duì)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(duì)其進(jìn)行定制以適合應(yīng)用，而不會(huì)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(gè)變?nèi)?a target="_blank">二極管和一些低通濾波。

03 晶體振蕩器

所述晶體振蕩器電路通常是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電路，而是一個(gè)被設(shè)計(jì)成得到的操作條件用于與理想驅(qū)動(dòng)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(gè)TCXO應(yīng)該裝有一個(gè)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(gè)緩沖放大器來增加輸出驅(qū)動(dòng)。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(shí)間間隔取決于所需的精度，但通?？赡転榱鶄€(gè)月或一年。如果需要非常高的精度，則可以使用更短的時(shí)間。

編輯：jq