簡述TCXO的5個關(guān)鍵元件 快進(jìn)來看看吧！

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：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。

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。

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?。從整個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?。對于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）。它連接到一個檢測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個關(guān)鍵元件

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（見圖3）。

圖3：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)?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?？赡転榱鶄€月或一年。如果需要非常高的精度，則可以使用更短的時間。

編輯：jq