溫度補償晶體振蕩器

1）標稱頻率：即振蕩器上標明的頻率。

2）工作溫度范圍：振蕩器能正常工作。其頻率及其他性能均不超過規(guī)定的允許偏差的溫度范圍。

3）頻率準確度：按規(guī)定條件要求,在基準溫度（23℃±2℃）下測試，晶體振蕩器的頻率相對于其規(guī)定標稱值的最大允許偏差，即（f-f0）/f0。

4）頻率-溫度穩(wěn)定度：按規(guī)定條件要求,在規(guī)定溫度范圍內晶體振蕩器輸出頻率的最大變化量相對于溫度范圍內輸出頻率極值之和的允許頻偏值，即±（fmax-fmin）/(fmax fmin)。

5）輸出波形：按規(guī)定條件要求，振蕩器輸出波形類型為正弦波或方波。

6）頻率老化：晶體振蕩器輸出頻率隨時間的變化,通常用某一時間間隔的頻差來量度。如0至30天的總變化或1年內的預定總頻率變化等。

7）相位噪聲：短期穩(wěn)定度的頻域量度。用單邊帶譜中每1hz帶寬的功率對載波功率的相位噪聲之比表示。

溫度補償晶體振蕩器在近十幾年中得到長足發(fā)展，其中在精密tcxo的研究開發(fā)與生產(chǎn)方面，日本居領先和主宰地位。在70年代末汽車電話用tcxo的體積達20 以上，主流產(chǎn)品降至0.4 ，超小型化的tcxo器件體積僅為0.27 。在30年中，tcxo的體積縮小了50余倍乃至100倍。日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生產(chǎn)的表面貼裝tcxo厚度由4mm降至2mm，在振蕩啟動4ms后即可達到額定振蕩幅度的90%。金石（kss）集團生產(chǎn)的tcxo頻率范圍為2～80mhz，溫度從－10℃到60℃變化時的穩(wěn)定度為±1ppm或±2ppm；數(shù)字式tcxo的頻率覆蓋范圍為0.2～90mhz，頻率穩(wěn)定度為±0.1ppm（－30℃～ 85℃）。日本東澤通信機生產(chǎn)的tco－935/937型片式直接溫補型tcxo，頻率溫度特性（點頻15.36mhz）為±1ppm/－20～ 70℃，在5v±5%的電源電壓下的頻率電壓特性為±0.3ppm，輸出正弦波波形（幅值為1vpp），電流損耗不足2ma，體積1 ，重量僅為1g。piezotechnology生產(chǎn)的x3080型tcxo采用表面貼裝和穿孔兩種封裝，正弦波或邏輯輸出，在－55℃～85℃范圍內能達到±0.25～±1ppm的精度。國內的產(chǎn)品水平也較高，如北京瑞華欣科技開發(fā)有限公司推出的tcxo（32～40mhz）在室溫下精度優(yōu)于±1ppm，第一年的頻率老化率為±1ppm，頻率（機械）微調≥±3ppm，電源功耗≤120mw。高穩(wěn)定度的tcxo器件，精度可達±0.05ppm。

高精度、低功耗和小型化，仍然是tcxo的研究課題。在小型化與片式化方面，面臨不少困難，其中主要的有兩點：一是小型化會使石英晶體振子的頻率可變幅度變小，溫度補償更加困難；二是片式封裝后在其回流焊接作業(yè)中，由于焊接溫度遠高于tcxo的最大允許溫度，會使晶體振子的頻率發(fā)生變化，若不采限局部散熱降溫措施，難以將tcxo的頻率變化量控制在±0.5×10－6以下。但是，tcxo的技術水平的提高并沒進入到極限，創(chuàng)新的內容和潛力仍較大。

溫度補償晶體振蕩器又稱溫補晶振。英文簡稱為tcxo（temperature compensated crystal oscillator）是在一定的溫度范圍內通過一定的補償方式（比如電容補償、熱敏電阻網(wǎng)絡補償?shù)龋┒３志w振蕩器的輸出頻率在一定的精度范圍內（如10^-7級、10^-6 級）的晶體振蕩器。它具有開機特性好、功耗低、頻率-溫度穩(wěn)定性高等特點。廣泛應用于各種通信、導航、雷達、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、移動通信、程控電話交換機、各類電子測量儀表中。

溫度補償晶體振蕩器根據(jù)補償方式分可為兩大類，一種是間接補償晶體振蕩器，即在壓控晶體振蕩器（vcxo）的前端加一溫度補償電阻網(wǎng)絡，用補償網(wǎng)絡的輸出電壓來控制vcxo的控制端電壓；另一種是直接補償晶體振蕩器（簡稱直補晶振），即直接在晶體振蕩電路的振蕩槽路加入具有溫度敏感性的補償阻容網(wǎng)絡，達到補償?shù)哪康摹：笳咴陔娐分惺∪チ藇cxo，也無須對振蕩電路進行穩(wěn)壓，因此在電路、功耗、體積以及批量生產(chǎn)等各個方面都具有一定的優(yōu)勢。

石英晶體振蕩器的發(fā)展及其在無線系統(tǒng)中的應用，由于tcxo具有較高的頻率穩(wěn)定度，而且體積小，在小電流下能夠快速啟動，其應用領域重點擴展到移動通信系統(tǒng)。tcxo作為基準振蕩器為發(fā)送信道提供頻率基準，同時作為接收通道的第一級本機振蕩器；另一只tcxo作為第2級本機振蕩器，將其振蕩信號輸入到第2變頻器。移動電話要求的頻率穩(wěn)定度為0.1～2.5ppm（－30～ 75℃），但出于成本上的考慮，通常選用的規(guī)格為1.5～2.5ppm。移動電話用12～20mhz的tcxo代表性產(chǎn)品之一是vc－tcxo－201c1，采用直接補償方式，，由日本金石（kss）公司生產(chǎn)。

溫度補償晶體振蕩器應注意：

a）要求在防靜電環(huán)境中安裝產(chǎn)品（有ic電路的對此項作要求）；

b）注意輕拿輕放，避免高位跌落或碰撞等引起的產(chǎn)品失效；

c）晶振所加電源電壓幅值、允差、極性正確；

d）注意電源紋波（低相噪晶振建議采用低紋波線性電源）；

e）輸出負載要匹配；

f）產(chǎn)品應貯存在環(huán)境溫度為－10℃～40℃、相對濕度不大于80%、周圍環(huán)境無酸性、堿性及其他有害氣體的庫房中。2100433B

由于普通晶體振蕩器受環(huán)境溫度影響較大，恒溫晶體振蕩器的體積和功耗又比較大對于中等精度的要求，溫度補償晶體振蕩器是一種可取的方案。這種振蕩器的頻率穩(wěn)定度在10^-6-10^-3量級，開機卻能工作。近幾年來，溫補技術發(fā)展很快，應用也日益廣泛。

1. 內置高穩(wěn)定度的32．768KHz 的DTCXO (數(shù)字溫度補償晶體振蕩器)

2. 支持I2C 總線的高速模式（400K）

3. 定時報警功能（可設定：天，日期，小時，分鐘）

4. 固定周期定時中斷功能。

5. 時間更新中斷功能。

6. 32．768KHz 頻率輸出（具有使能OE 功能）

7. 閏年自動調整功能。（2000 到2099）

8. 寬范圍接口電壓：2.2V 到 5.5V

9. 寬范圍的時間保持電壓：1.8V 到 5.5V

10. 低電流功耗：0.8uA/3V (Typ.)