恒溫晶振對溫度穩(wěn)定性的解決方案

恒溫晶振（OCXO; KO系列） 對溫度穩(wěn)定性的解決方案采用了恒溫槽技術(shù)： 將晶體置于恒溫槽內(nèi)，通過設(shè)置恒溫工作點(diǎn)，使槽體保持恒溫狀態(tài)。

傳統(tǒng)的溫度控制方法是通過開關(guān)設(shè)備來調(diào)整溫度，類似于廚房烤箱。OCXO是用電路控制（Oven Control Circuit）溫度。內(nèi)部恒溫箱（Oven）可以把穩(wěn)定度控制的非常嚴(yán)格。恒溫箱內(nèi)裝有一個(gè)石英晶體振蕩器（Oscillator）或者石英晶體諧振器和外圍振蕩電路。

（圖1：OCXO內(nèi)部圖）

當(dāng)熱敏電阻或其它溫度傳感器設(shè)備（Temp Sensor）檢測到溫度變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生誤差電壓。誤差電壓被反饋到控制電路后，增加或減少功率的輸出。從而實(shí)現(xiàn)更高的頻率穩(wěn)定度。

應(yīng)用

不同的應(yīng)用領(lǐng)域有特定的要求，OCXO可以在惡劣環(huán)境下不受外界溫度影響，達(dá)到穩(wěn)定的輸出頻率。廣泛應(yīng)用于精密儀器，遙控遙測通信，雷達(dá)，電子對抗，導(dǎo)航等。

對于精密測距，高速目標(biāo)跟蹤，外層空間通信系統(tǒng)中要求低相噪的晶振。更多有關(guān)晶振的應(yīng)用，前往《晶振應(yīng)用領(lǐng)域》。

頻率穩(wěn)定度

石英晶體有多種切割方式，最常見的是AT切。AT切割曲線圖（圖2）有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分別為LTP和UTP。dF/dT值越小，表明隨著溫度變化，頻率的變化越小，從而頻率穩(wěn)定性高。

（圖2：AT切割溫度曲線圖）

SC切割（也叫應(yīng)力補(bǔ)償切割）可以實(shí)現(xiàn)更高的精度，從而擁有更好的噪聲性能，高Q值，低老化率，優(yōu)異的頻率穩(wěn)定性。對振蕩電路的不穩(wěn)定敏感度較低，不易受到熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的影響。

（圖3：AT和SC切割的UTP點(diǎn)）

對于OCXO而言，UTP點(diǎn)重要，因?yàn)長TP在25℃以下。圖3的橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為頻差。對比可見，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)TP處，SC晶片頻率誤差更小。因此SC有更好的溫度穩(wěn)定性。

地位

OCXO比時(shí)鐘振蕩器，壓控晶振，溫補(bǔ)晶振有更優(yōu)秀的穩(wěn)定性和頻率。OCXO在晶振的頻率控制方面處于頂端。如果對頻率源有更高的要求，則需要選擇原子鐘：

預(yù)熱

OCXO需要較長的預(yù)熱時(shí)間。隨著運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定，耗電量也會(huì)穩(wěn)定。25℃室溫下開機(jī)，SC切割晶體會(huì)比最終穩(wěn)定頻率低20ppm，AT切會(huì)比最終頻率高60ppm。圖4說明了SC切割晶片比AT切能在較快的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定工作的狀態(tài)。

（圖4：AT/SC切預(yù)熱時(shí)間）

功耗

OCXO的內(nèi)部恒溫箱與時(shí)鐘振蕩器，壓控振蕩器，和溫補(bǔ)振蕩器相比較，功耗更高，不適合使用電池。OCXO在預(yù)熱期間，功率可能達(dá)到2~4瓦。當(dāng)達(dá)到25℃時(shí)，功耗可能會(huì)降低到0.7~1.5瓦。

恒溫箱需要更多的功率去維持設(shè)定的溫度。功率會(huì)隨著溫度的升高而降低。影響OCXO的功耗的因素有以下：恒溫箱的尺寸，設(shè)定的溫度，隔熱量等。