在所有石英晶體材料做成的頻率器件，均有一定的溫漂，溫漂是晶振的一個(gè)重要特性;一般情況下晶振出現(xiàn)溫漂是在室外溫度偏低或者比正常溫度較高的情況下，影響因素有很多：例如天氣、焊接過(guò)程中的失誤等等。晶振在工作過(guò)程中出現(xiàn)溫漂就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品頻率不穩(wěn)定，甚至停振的現(xiàn)象，這是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，因此溫補(bǔ)晶振的出現(xiàn)正是為了解決溫漂問(wèn)題所設(shè)計(jì)的一款高穩(wěn)定度的壓電元件，成為彌補(bǔ)石英晶體溫漂的重要手段。
1.簡(jiǎn)介
溫補(bǔ)晶振即溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)，其定義是將壓電石英晶體原有的物理特性(壓電效應(yīng)下頻率隨溫度成三次曲線(xiàn)變化)，通過(guò)外圍電路逆向改變使得石英晶體原有頻率隨溫度的變化，盡可能的變小的一種補(bǔ)償方式所做的石英晶體振蕩器。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)，它有好幾種不同的類(lèi)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(lèi)型都有自己的獨(dú)特性能。
溫補(bǔ)晶振
2.作用
一個(gè)溫補(bǔ)晶振，可以通過(guò)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，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(xiàn)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(kāi)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)。
3.原理
溫補(bǔ)晶振是利用附加的溫度補(bǔ)償電路使由周?chē)鷾囟茸兓a(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的。在TCXO中，對(duì)石英晶體振子頻率溫度漂移的補(bǔ)償方法主要有直接補(bǔ)償和間接補(bǔ)償兩種類(lèi)型：
3.1直接補(bǔ)償型
直接補(bǔ)償型TCXO是由熱敏電阻和阻容元件組成的溫度補(bǔ)償電路，在振蕩器中與石英水晶振子串聯(lián)而成的。在溫度變化時(shí)，熱敏電阻的阻值和晶體等效串聯(lián)電容容值相應(yīng)變化，從而抵消或削減振蕩頻率的溫度漂移。該補(bǔ)償方式電路簡(jiǎn)單，成本較低，節(jié)省印制電路板(PCB)尺寸和空間，適用于小型和低壓小電流場(chǎng)合。但當(dāng)要求晶體振蕩器精度小于±1pmm時(shí)，直接補(bǔ)償方式并不適宜。
3.2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(lèi)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(guò)晶體振子串聯(lián)電容量的變化，對(duì)晶體振子的非線(xiàn)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。
以上就是溫補(bǔ)晶振的作用與工作原理介紹了。由于其工作溫區(qū)寬、頻率穩(wěn)定度高、功耗低、體積小、可靠性高、達(dá)到規(guī)定的頻率穩(wěn)定度所需時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，目前被大量用于通信產(chǎn)品中，如通信電臺(tái)、微波通信設(shè)備、程控電話(huà)交換機(jī)、無(wú)線(xiàn)電綜合測(cè)試儀、移動(dòng)電話(huà)發(fā)射臺(tái)等等。
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