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TCXO晶振与OCXO晶振技术两款石英晶体振荡确定哪种技术适合特定的应用

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浏览:- 发布日期:2018-07-26 15:44:08【
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IC技术的进步导致了OCXO晶振和TCXO晶振的增强,模糊了它们的历史差异。随着技术的进步,这两种石英晶体振荡器的功能使得许多设计者很难确定哪种技术适合特定的应用。本文章在为设计者提供OCXO和TCXO的比较,以帮助他们做出更明智的选择,并获得给定应用的最佳性能。

OCXO和TCXO技术之间的电流分界线在期望的温度范围内大约为0.28PPM。TCXO在第3层应用中的发展已经导致了温度范围内稳定性的进步——接近OCXO传统上实现的稳定性。由于这两种技术都适用于应用程序,因此决定哪种技术最适合给定的应用程序可能会令人困惑。

1、TCXO技术

TCXO晶振是电压控制晶体振荡器,其校正电压施加到电压控制引脚。该电压随温度变化,使频率恢复到标称值。该应用在规范的整个频率范围内练习晶体。任何与晶体相关的问题,如耦合模式,都不能被校正,并叠加在结果频率-温度曲线上。这使得晶体的设计和制造成为TCXO的一个困难和关键的部分。

大多数TCXO需要电压控制功能。这允许频率的精确设置,针对长期老化的调整,以及将设备锁相到其他来源的能力。该功能VCTCXO (压控温补晶体振荡器)通过调节呈现给晶体的负载电容来工作。这些调整所做的改变应该考虑到TCXO的严格公差。用于调节频率的电容器具有温度系数,该温度系数随温度改变电容器的标称值。这种变化对晶体的补偿有影响。在较低精度的TCXO中,这通常会被忽略,但是随着TCXO精度达到并超过0.5ppm的水平,这些影响不再被忽略。在典型的应用中,为了精确校准,需要将单位从0.5-2ppm进行调整。该装置随后需要调整以实现长期稳定性(老化)。

图1显示了校准到精确频率的设备的频率-温度数据。然后调整频率+/-4和+/-8ppm。然后将这些图偏移以进行比较。电容器的这种效应对晶体曲线具有旋转效应,并且补偿水平会改变。曲线图显示温度范围越宽:应用越精确,电压控制功能的影响越大。

将TCXO调整为1.0 ppm的校准和3ppm的长期老化可以将补偿改变50-125ppb。当规范接近或低于0.25 ppm时,这开始接近补偿极限的50%。当在高精度应用中使用TCXO时,这可能是一个重大问题。

图1

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2、OCXO技术

耐热晶体振荡器( OCXO )通常用于高精度频率应用。这种方法将晶振和相关的石英晶体振荡器电路加热到晶体的上转折点。图2显示了OCXO应用程序中使用的上转折点部分。

图2

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温度稳定的环境具有一些固有的优点。这种方法大大降低了前面提到的温度系数效应。图3显示了当EFC改变+/-4 ppm和+ /-8ppm时,OCXO的频率-温度特性,类似于TCXO。数据显示,与50-100ppb的TCXO相比,OCXO与控制电压变化相关的稳定性在5-10ppb的范围内。

图3

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3、摘要

说明中提供的数据取自市售现成产品。供应商之间的确切数字会有所不同,但是总体趋势和大致数量应该是相似的。在选择合适的设备之前,需要审查的关键问题是频率稳定性的变化,以及校准和长期稳定性(老化)所需的调整。OCXO对这些效应的敏感度只有TCXO的四分之一。在考虑产品寿命时,应考虑到这一点。

下表概述了OCXO和TCXO产品之间需要考虑的差异。通常,当大小和功率对应用程序至关重要时,TCXO是首选。这些往往是手持或电池操作的设备。就频率稳定性而言,OCXO晶振是一款更稳健的产品。这种类型的产品往往更适合于通信/网络应用。表A应该有助于指导设计者为那里的应用程序选择最合适的技术。

3.1表A 

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