bliley晶体振荡器BOCS6-32.768KHZMBN-ABCT的分类详情介绍
晶体振荡器:初学者指南(OCXO、TCXO、VCXO和时钟)
我们实话实说,晶体振荡器不是一个容易理解的话题。这主要是因为有各种各样的晶体振荡器以不同的方式为不同的目的做不同的事情。这在很大程度上是由于它们几乎无止境的应用。从太空卫星通信到军事和国防,再到电信等等...对晶体振荡器有许多不同的需求。在本帖中,我们将介绍最常见的石英晶体振荡器类型,包括:
●恒温晶体振荡器(OCXO)
●温度补偿振荡器(TCXO)
●压控振荡器
●时钟振荡器(XO)
以及这些类别中的一些其他关键类型
我知道这听起来有很多内容要讲,但别担心!我们要做东西了容易多了给你的。在本文结束时,您将了解每种晶体振荡器类型的基本用途、优点和局限性。
bliley晶体振荡器BOCS6-32.768KHZMBN-ABCT的分类详情介绍
恒温晶体振荡器(OCXO)典型温度稳定性:1 x 10-7至1 x 10-9
典型老化率:2 x 10-7/年到2 x 10-8/年
典型功耗:稳态条件下1.5瓦至2.0瓦(环境温度为+25°C)
一;一个恒温晶体振荡器(OCXO)是一个晶体振荡器,由一个微型内部烤箱控制温度。这种类型的振荡器有一个温度控制电路,以保持晶体和其他关键部件的一致温度。
OCXOs通常用于要求1 x 10-8或更高温度稳定性的情况。虽然这种类型的振荡器在温度与频率稳定性方面比TCXO提高了10倍,但OCXO的价格往往更高,功耗也更大。
OCXO电路的温度特性
OCXO的关键是在外界环境温度变化时,使晶体和其他振荡器组件保持在一个特定的温度。这可以比作冬天的房子,其中位于房子内部的恒温器感应温度变化并控制炉子保持所需的温度。
理想的工作温度是多少?工作温度是晶体的转折点之一(参见晶体部分)。在转折点处,频率-温度曲线的斜率为零。这意味着即使温度稍微上下变化,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,如果室外温度为+35°C,您无法用炉子将室内温度控制在+25°C .一般经验法则是,您需要晶体的转折点比OCXO低相位抖动晶振振荡器电路的工作温度上限高10°C。
对于OCXO来说,热敏电阻(我们将在TCXO部分详细讨论)相当于房子里的恒温器。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。最后需要一个比较器电路来控制热源产生的功率。
比较器电路
比较器电路由一个运算放大器和配置为高增益放大器的其它元件(电阻和电容)组成。工作温度被称为“设定值”,通过在正常生产过程中选择的选定值电阻器进行调节。
在正常工作期间,热敏电阻通过改变略微不同的电阻值来感应环境温度的变化。然后,比较器电路调整所产生的功率,以使热敏电阻返回到原始电阻值,并将晶体和电路温度返回到原始设定点温度。
坚持与众议院进行比较...OCXOs使用隔热材料的方式与房屋类似。隔热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。使用的隔热材料越好,保持在设定温度点所需的功率就越少。当今越来越多的RF应用要求更低的功率输入,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以内或更低。
双烤箱OCXO(DOCXO)
A 双烘箱振荡器如果需要更高的稳定性(1 x 10-10至5 x 10-11),则可能需要(DOCXO)。进口石英晶振DOCXO是通过将OCXO放入另一个烤箱包中制成的。这个外部烤箱将缓冲环境变化对OCXO的影响,两个温度控制器的组合可以将设定点温度保持在0.10°c以内
使用DOCXOs的一些最大缺点包括
●它们需要更大的封装尺寸
●它们消耗更多的能量
●它们通常更贵
在+25°C环境温度下,双恒温箱振荡器在稳态条件下的典型功耗为3.0瓦至4.0瓦。
由于OCXOs的老化速率为0.20 ppm/年至2.0 x 10-8/年,因此需要在+25°C时调整频率以抵消老化效应。大多数OCXOs具有类似于TCXO振荡器的机械频率调节功能。典型调整范围为+2 ppm至0.20ppm。
OCXOs中石英晶体切割的类型
晶体切割的类型也会增加振荡器的稳定性。一些类型的切割在其转折点处具有不同的频率-温度斜率。两种最常见的切割类型是AT和SC切割。
例如,SC切晶体在+80°C转折点的斜率可能为5 x 10-9°/°,而AT型晶体在80°C转折点的斜率可能为1 x 10-8°/°。使用相同的温度控制器,AT型晶体的频率变化量是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。
bliley晶体振荡器BOCS6-32.768KHZMBN-ABCT的分类详情介绍
温控晶体振荡器(TCXO)典型温度稳定性:0.20 ppm至2.0 ppm
典型老化率:0.50 ppm/年至2 ppm/年
温控晶体振荡器(TCXOs)的作用与OCXOs相似,它们管理晶体振荡器电路的温度。但也有很多不同之处。
TCXO的基本构建模块是一个偏差范围约为50 ppm的VCXO和一个温度敏感网络。该温度敏感网络(温度补偿电路)向变容二极管施加电压,以在工作温度范围内的任何温度下校正VCXO的频率。
TCXOs实现的典型温度稳定性将从0.20 ppm到2.0 ppm。从这一点我们可以看出与时钟振荡器相比,TCXO的温度稳定性提高了约10倍。
TCXO赛道
要创建一个温度补偿电路,您需要一些东西来检测环境温度。热敏电阻是大多数TCXO振荡器中的典型传感器件。热敏电阻是电阻性器件,其电阻取决于环境温度。
热敏电阻有两种类型:
1,具有正系数的电阻(它们的电阻随着温度的升高而升高)
2,具有负系数的电阻(其电阻随着温度的升高而降低)
典型的温度补偿电路将热敏电阻和电阻组合成一个分压网络,以在任何温度下产生所需的校正电压。该校正电压然后被施加到变容二极管。如果温度补偿电路与晶体的温度曲线完全匹配,振荡器的频率将在温度变化时保持不变。由于可用晶体和热敏电阻系数的可变性,这在现实世界中是无法实现的。每个晶体的温度稳定性略有不同,产生完美网络区域的确切热敏电阻系数和值并不总是可用的。
通常,给定的热敏电阻组用于一个生产批次中的所有TCXOs。这将允许大多数TCXOs被校正到可接受的稳定性。如果需要更高的温度稳定性,可以在生产过程中调节热敏电阻,但由于测试时间较长,TCXO的成本会增加。
另一个主要问题是要克服的是不安(与曲线拟合数据的偏差)晶体温度稳定性。这些与平滑温度曲线的偏差很难补偿,如果它们持续时间很短,则不可能补偿。如果TCXO的温度稳定性要求太严格,可能需要更换一些晶体,并重新开始生产测试。这将增加TCXO的成本。
由于TCXOs的老化速率为0.50 ppm/年至2.0ppm/年,因此需要在+25°C时调整频率以抵消老化效应。大多数TCXOs具有类似于时钟振荡器的机械频率调节。典型调整范围为±5ppm。
bliley晶体振荡器BOCS6-32.768KHZMBN-ABCT的分类详情介绍
压控晶体振荡器(VCXO)典型偏差范围:10ppm到高达2000ppm。
典型老化率:1ppm/年至5ppm/年
压控晶体振荡器(VCXO)是一种频率可以通过外部施加的电压进行调整的晶体振荡器。VCXO压控晶振在调频(FM)和锁相环(PLL)系统中有广泛的应用。
压控振荡器的频率由变容二极管维持。这个装置本质上是一个电压可变电容器。变容二极管的电容与施加的电压成反比。
为了理解二极管如何成为电压可变电容器,首先考虑什么是电容器。它由两块带相反电荷的板组成,中间由电介质隔开。二极管不过是一个P-N硅结。这两个区域相对的边缘起着板块的作用。反向偏压迫使电荷离开正常区域并形成耗尽层。电压越大,耗尽层越宽。这增加了极板之间的距离,从而降低了电容。
为了获得更大的调谐范围,一些变容二极管具有超突变结。超突变变容二极管中的掺杂在结附近更密集,这导致耗尽层更窄,电容更大。因此,反向电压的变化对电容的影响更大。
VCXO的传递函数(或斜率极性)是频率变化相对于控制电压的方向。这可以是正的(意味着电压的正变化将导致频率更高)或负的(意味着电压的负变化将导致频率更高)。需要指定该参数,否则制造商将假定一些斜率。
根据一般经验,不要指定不必要的偏差范围。这是因为偏差越大的VCXO随着温度和时间的变化越不稳定。举个例子:
●25ppm偏差的VCXO在0°C至+50°C温度范围内的温度稳定性可能为10ppm,年老化率为1ppm。
●1000ppm偏差VCXO的温度稳定性在0°C至+50°C范围内可能为100ppm,年老化率为5ppm。
bliley晶体振荡器BOCS6-32.768KHZMBN-ABCT的分类详情介绍
典型老化率:1 ppm/年至5 ppm/年
典型校准容差:对于AT晶体,它将是10ppm
典型频率调整范围:10ppm至20ppm
晶体控制时钟振荡器(XO)是一种通过石英晶振晶体固有的温度稳定性来实现温度稳定性的器件。这一特性通常以百万分之几十(ppm)为单位。室温(+25°C)下的初始精度主要由晶体校准决定。
可以结合频率调节电子电路,从而可以针对老化调节室温下的标称频率。这种频率调整可以通过使用微调电容器来实现,典型的调整范围为10ppm至20ppm。通过这种调节方式,可以将+25°C时的频率典型值设置为1ppm。
石英晶体振荡器将带您走得更远
不是吹牛,而是Bliley Technologies在高性能晶体振荡器的设计和制造方面已经领先全球90多年!)...也许我们有点吹牛。)
不过,我们吹牛是有充分理由的。我们的精密振荡器比以往任何时候都更进一步推动客户的最新创新。我们一直在推动尺寸、重量、功耗和成本(SWaP-C)的极限,以使我们的客户达到新的高度。