OCXO晶振完整指南

目前市场追求的小型化,薄片化和片式化,为满足移动电话为代表的便携式产品轻,薄,短小的要求,石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变.高精度和高稳定度,无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm,VCXO的频率稳定度在10～7℃范围内一般可达±20～100ppm,而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001～5ppm,VCXO控制在±25ppm以下.OCXO晶振是石英晶体振荡器中比较高档的一款.下面介绍恒温晶振的完整指南.

电压控制晶体振荡器(OCXO)

典型温度稳定性:±1x10-7至±1x10-9

典型老化率:±2x10-7/年至±2x10-8/年

典型功耗:稳态条件下的1.5瓦至2.0瓦(环境温度+25°C)

一个OCXO是一个晶体振荡器,其是由温度迷你内部恒温.这种类型的振荡器具有温度控制电路,以保持晶体和其他关键部件的一致温度.

OCXO通常在需要±1x10-8或更高的温度稳定性时使用.虽然这种类型的振荡器比TCXO振荡器在温度稳定性方面有十倍的改进,但OCXO的价格往往更高并且消耗更多功率.

OCXO电路的温度特性

OCXO的关键是在外部环境温度变化时将晶体和一些其他振荡器元件保持在一个特定温度.这可能与冬天的房屋有关,其中位于房屋内的恒温器检测到温度变化并控制炉子以保持所需的温度.

什么是所需的操作温度?操作温度是晶体的转折点之一(参见晶体部分).在转折点,频率与温度曲线的斜率为零.这意味着即使温度略微上升或下降,频率变化也是最小的.

请注意,对于OCXO,晶体的转折点温度必须高于温度范围的上限.这是因为如果外部温度为+35°C,您无法使用炉子将房屋的温度控制在+25°C.一般的经验法则是,您需要晶体的转折点比OCXO振荡器电路的工作温度高10°C.

对于OCXO,热敏电阻(我们将在TCXO部分中更多地讨论这个问题)相当于家中的恒温器.它用于检测晶体和晶体振荡器电路的温度.热源可以是功率晶体管或功率电阻器.所需的最后一个部件是比较器电路,用于控制热源中产生的功率量.

比较器电路

比较器电路由运算放大器和配置为高增益放大器的其他组件(电阻器和电容器)组成.操作温度称为“设定点”,并通过在正常生产过程中选择的选定值电阻器进行调节.

在正常操作期间,热敏电阻通过改变到略微不同的电阻值来感测环境温度变化.比较器电路然后调节产生的功率以使热敏电阻返回到原始电阻值并且晶体和电路温度恢复到原始设定点温度.

坚持与房子比较...OCXO晶振使用绝缘材料与房子类似.绝缘用于减轻环境温度变化的影响并减少维持设定点温度所需的功率.使用的绝缘越好,保持在设定温度点所需的功率越小.今天越来越多的RF应用需要更低的功率输入,因此绝缘起着关键作用.

典型OCXO的温度控制器电路将设定点温度保持在±1°C或更低.

双炉OCXO

甲双炉型振荡器(DOCXO)可能需要更紧如果稳定性是必需的(±1×10-105×10-11至±).通过将OCXO放入另一个烤箱包装中来制作DOCXO.该外部烤箱将缓冲OCXO的环境变化,两个温度控制器的组合可将设定点温度保持在±0.10°C以内.

使用DOCXO的一些最大挫折包括

它们需要更大的包装尺寸

他们消耗更多的力量

通常更贵

在+25°C环境温度下双炉振荡器的典型功率输入在稳态条件下为3.0瓦至4.0瓦.

由于OCXO的老化速率为0.20ppm/年至2.0x10-8/年,因此需要将频率调整为+25°C以抵消老化效应.大多数OCXO都具有类似于TCXO振荡器的机械频率调整.典型的调节范围为+2ppm至±0.20ppm.

OCXO中的石英晶振切割类型

晶体切割的类型也会增加振荡器的稳定性.某些类型的切口在其转折点处具有不同的频率与温度的斜率.两种最常见的切割类型是AT和SC切割.

例如,对于+80°C的转折点,SC切割晶体的斜率可能为5x10-9/°C,而AT型晶体的斜率可能为1x10-8/°C80°C转折点.使用相同的温度控制器,AT型晶体的频率将是SC型晶体的两倍.温度稳定性和工作温度范围要求决定了所用晶体切割的类型.