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淺析守時(shí)晶振設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2020-06-02 點(diǎn)擊量:657
(2)間接補(bǔ)償型間接補(bǔ)償型又分模擬式和數(shù)字式兩種類型。模擬式間接溫度補(bǔ)償是利用熱敏電阻等溫度傳感元件組成溫度-電壓變換電路,并將該電壓施加到一支與晶體振子相串接的變?nèi)荻O管上,通過晶體振子串聯(lián)電容量的變化,對(duì)晶體振子的非線性頻率漂移進(jìn)行補(bǔ)償。該補(bǔ)償方式能實(shí)現(xiàn)±0.5ppm的高精度,但在3V以下的低電壓情況下受到限制。數(shù)字化間接溫度補(bǔ)償是在模擬式補(bǔ)償電路中的溫度—電壓變換電路之后再加一級(jí)模/數(shù)(A/D)變換器,將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。該法可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度補(bǔ)償,使晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度非常高,但具體的補(bǔ)償電路比較復(fù)雜,成本也較高,只適用于基地站和廣播電臺(tái)等要求高精度化的情況。守時(shí)晶振溫補(bǔ)晶振(TCXO):是在晶振內(nèi)部采取了對(duì)晶體頻率溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償,以達(dá)到在寬溫溫度范圍內(nèi)滿足穩(wěn)定度要求的晶體振蕩器。一般模擬式溫補(bǔ)晶振采用熱敏補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。補(bǔ)償后頻率穩(wěn)定度在10-7~10-6量級(jí),由于其良好的開機(jī)特性、優(yōu)越的性能價(jià)格比及功耗低、體積小、環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)等多方面優(yōu)點(diǎn),因而獲行了廣泛應(yīng)用守時(shí)晶振。它有好幾種不同的類型:電壓控制晶體振蕩器(VCXO)、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)、恒溫晶體振蕩器(OCXO),以及數(shù)字補(bǔ)償晶體振蕩器(MCXO或DTCXO),每種類型都有自己的獨(dú)特性能。如果您需要使您的設(shè)備即開即用,您就必須選用VCXO或溫補(bǔ)晶振,如果要求穩(wěn)定度在1ppm以上,則需選擇數(shù)字溫補(bǔ)晶振(MCXO)。模擬溫補(bǔ)晶振只適用于穩(wěn)定度要求在5ppm~1ppm之間的需求。VCXO只適合于穩(wěn)定度要求在5ppm以下的產(chǎn)品。在不需要即開即用的環(huán)境下,如果需要信號(hào)穩(wěn)定度超過0.1ppm的,可選用OCXO。是不同振蕩器類型的典型溫度穩(wěn)定性的示意圖,范圍從標(biāo)準(zhǔn)VCXO的50ppm到高性能OCXO的0.2ppb.軸反轉(zhuǎn)使得曲線在增加溫度穩(wěn)定性的方向上增長(zhǎng).TCXO穩(wěn)定性范圍涵蓋VCXO和OCXO之間的中間位置(在某些情況下,重疊某些OCXO性能).守時(shí)晶振1[時(shí)域表征]⑴在規(guī)定條件下,晶振內(nèi)部元件由于老化而引起的輸出頻率隨時(shí)間的漂移三、輸出必須考慮的其它參數(shù)是輸出類型、相位噪聲、抖動(dòng)、電壓特性、負(fù)載特性、功耗、封裝形式,對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品,有時(shí)還要考慮沖擊和振動(dòng)、以及電磁干擾(EMI).晶體振蕩器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波輸出.每種輸出類型都有它的獨(dú)特波形特性和用途.應(yīng)該關(guān)注三態(tài)或互補(bǔ)輸出的要求.對(duì)稱性、上升和下降時(shí)間以及邏輯電平對(duì)某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)也要作出規(guī)定.許多DSP和通信芯片組往往需要嚴(yán)格的對(duì)稱性(45%至55%)和快速的上升和下降時(shí)間(小于5ns).。通常用某一時(shí)間間隔內(nèi)的老化頻差的相對(duì)值來(lái)量度(如日、月或年老化率等)。⑵日穩(wěn)定度(或稱日波動(dòng)):指晶振的輸出頻率在24小時(shí)內(nèi)的變化情況。通常用其最大變化的相對(duì)值來(lái)表示。守時(shí)晶振一個(gè)溫補(bǔ)晶振,可以通過測(cè)量溫度,然后自動(dòng)調(diào)整外部的匹配電容矩陣(改變接入的電容值)從而使頻率變屬得更準(zhǔn)確和穩(wěn)定。用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒p少頻率失真,因?yàn)檎袷幤鞴ぷ鲿r(shí)由于電阻的作用(晶體管或者集成電路都有內(nèi)阻)就會(huì)有溫升守時(shí)晶振9)負(fù)載變化頻率穩(wěn)定度(FrequencystabilityVsvoltage+/-5%)其它條件不變時(shí),由于負(fù)載阻抗在規(guī)定范圍內(nèi)變化引起的相對(duì)于規(guī)定的負(fù)載條件時(shí)的頻率偏移。10)電源變化頻率穩(wěn)定度(FrequencystabilityVsLoad+/-10%),溫度升高對(duì)半導(dǎo)體影響很大,會(huì)使半導(dǎo)體的工作點(diǎn)發(fā)生飄移從而導(dǎo)致振蕩頻率的變化,這些變化對(duì)使用者來(lái)說(shuō)影響很大如無(wú)線電通訊、本地時(shí)鐘(單片機(jī)或者電腦)要求頻率高度穩(wěn)定,所以開發(fā)商生產(chǎn)出具有溫度補(bǔ)償性能的有源振蕩器,這些具有溫度補(bǔ)償?shù)木w振蕩器頻率變化非常低,可以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作提供高穩(wěn)定性頻率基準(zhǔn)!
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