恒温晶振,简称OCXO,代表了石英振荡器技术的先锋,电路中的晶体保持恒温,以达到最高的稳定性.由于稳定的温度到石英本身是一种高品质OCXO(压控晶体振荡器)的频率稳定性的值至0.2?10-9达到,而在具有高品质的TCXO(温度补偿晶体振荡器)比较0.1~10-6来实现,这种稳定性可在-40°C至+85°C的宽温度范围内保持.

这种高性能是由于使用的石英晶体(AT切割或SC切割),其保持非常接近反转点的温度.从图1中可以看出,AT-Cut的特性具有上部反转点,其温度随切割角度而变化.

图1:具有AT截面的石英晶体振荡器的特性曲线具有上部反转点，其温度随交叉角度而变化。

此外,该图显示SC-Cut的特征在于在较高温度下更平坦的反转点.因此适用于需要较高工作温度的应用.SC切割石英的缺点是生产要困难得多,预期产量低于AT切割石英.不可避免的是,成本要高得多.

石英外壳的类型和设计取决于客户与制造商合作定义的整体规格.这包括环境要求.典型的石英支架包括标准类型HC49和HC37.它们还可以包含四点结构.这可以降低对诸如冲击或振动的环境条件的敏感性.

恒温电路由一个或两个功率晶体管组成.该设计确保频率确定部件位于加热晶体管的区域中.晶体管(通常两个用于最小化温度梯度)通常由惠斯通电桥电路控制,该电路在其一个分支中包括温度传感器;其输出又反馈到控制电路,另一个分支用于调节石英的反转点温度.

经常使用10MHz

通常,OCXO晶振可以制造在5MHz和大约130MHz之间的频率.显然,某些频率往往比其他频率更普遍,实际使用的频率取决于特定的客户应用.如果需要较低的频率,则通过分频来实现

最常用的OCXO频率为10MHz;它通常存在于仪表和参考时钟等应用中.较高的频率-例如,100MHz-通常用作雷达中的参考振荡器,这通常与极低相位噪声的要求相关联.一个例子是IQD晶振的IQOV-200F,其相位噪声曲线如图2所示.

图2:IQD的OCXO器件IQOV-200F的相位噪声曲线.

图3:典型OCXO的框图

典型的OCXO如图3中的框图所示.应注意,心脏由包含石英晶体的振荡器形成.如上所述,这些是AT切割或SC切割石英.SC切割石英具有以下优点:它具有较低的老化速率,因此随着时间的推移需要较少的重新调整以补偿随时间的频率变化.此外,许多OCXO制造商自己生产石英晶振和振荡器,因为这使他们能够完全控制所有工艺,并使他们能够实现最佳质量.

内部电压稳定反过来对OCXO的整体质量有很大影响.这可以最大限度地减少指定电源范围内的电源电压波动,并最佳地降低噪声.

输出级将振荡器级的输出电平转换为正弦或HCMOS信号,这决定了特定的客户应用.在OCXO应用中,正弦波输出通常是优选的,因为它具有比方波信号更好的光谱纯度.

深圳康华尔晶振厂家本文中已经提到的热稳定化是振荡器中的主要功率消耗.该用于重新调谐频率的电路部分包括至少一个变容二极管.它提供了一种调节频率的机制,以补偿波动的电路条件和长时间内晶体的老化.对于很少需要用户干预的应用,此控制也可以通过远程控制或通过锁相环(PLL)实现.