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分析恒溫晶振與溫補(bǔ)晶振不同的振蕩電路
從事晶振銷(xiāo)售員一年多以來(lái)，已經(jīng)有幾個(gè)客戶問(wèn)過(guò)我恒溫晶振和溫補(bǔ)晶振的區(qū)別是什么？一些人表示這兩種石英晶體振蕩器看起來(lái)似乎是差不多的。雖有只是有一字之差，但是作用完美不一樣，恒溫晶體振蕩器是利用恒溫槽讓晶振保持恒定的溫度；溫補(bǔ)晶體振蕩器擁有多種附加的溫度補(bǔ)償型電路，使周?chē)臏囟茸兓瘻p弱到最小，是一種精度高，偏差小的高端有源晶振。OCXO恒溫晶振和TCXO溫補(bǔ)晶振的振蕩電路由以下的圖紙表示。
恒溫晶體振蕩器電路
晶體當(dāng)前溫度對(duì)應(yīng)的電壓與標(biāo)稱(chēng)電壓值通過(guò)溫控放大器進(jìn)行差放,驅(qū)動(dòng)發(fā)熱元件使槽內(nèi)晶振溫度總是保持在其高溫拐點(diǎn),這樣的晶振稱(chēng)為恒溫晶振。與前面所述各種晶振相比,此是最為穩(wěn)定的種晶振。它基于冷壓焊晶體和內(nèi)熱式晶體,相應(yīng)的振蕩器便稱(chēng)為冷壓焊晶體振蕩器和內(nèi)熱式晶體振蕩器。也有人將恒溫晶器。也有人將恒溫晶溫晶振。雙槽分內(nèi)、外槽。有源晶振和溫控置內(nèi)槽,外槽是一個(gè)獨(dú)率立的,置內(nèi)槽于其中,溫度較低的槽。但是,也必須高于環(huán)境溫度的上限。內(nèi)控制器只補(bǔ)償外槽的溫度變化,外控制器補(bǔ)償整個(gè)溫度范圍。熱量Q的計(jì)算:
雙槽的熱增益可作到10萬(wàn)倍以上。環(huán)境溫度在-40℃~+75℃內(nèi)變化時(shí),晶體溫度變化小于0.001℃。因此,石英晶體振蕩器的頻率一溫度性能已作到小于±5×10-11恒溫晶振引入了溫度傳感器,加熱元件、熱控制放大電路和恒溫槽。
溫度補(bǔ)償晶體振蕩器電路
通過(guò)附加溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),使環(huán)境溫度變化后晶體串聯(lián)回路電容反向變化,以抵消晶體此間所產(chǎn)生的頻率一溫度漂移。參見(jiàn)圖6溫度補(bǔ)償曲線,I為AT切型晶體頻率一溫度特性曲線,Ⅱ?yàn)榫w串聯(lián)回路補(bǔ)償曲線,Ⅲ為補(bǔ)償后的晶體振蕩器頻率溫度特性曲線。根據(jù)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和所接位置,將TCXO晶振分為直接補(bǔ)償和間接補(bǔ)償晶振。
1.直接補(bǔ)償
熱敏電阻,電阻和電容組成溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò),直接串接在貼片晶振電路。圖7是一應(yīng)用實(shí)例。
2.間接補(bǔ)償
基準(zhǔn)電壓通過(guò)電阻,熱敏電阻構(gòu)成的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),產(chǎn)生一視溫度而變的電壓以改變石英晶振負(fù)載電容,反向補(bǔ)償晶體頻率一溫度特性。它分為模擬式、數(shù)字式兩種。
模擬式
補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)輸出電壓直接驅(qū)動(dòng)一變?nèi)荻O管圖8是一具體電路,補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與變?nèi)莨荛g加了一級(jí)T型濾波器。這種補(bǔ)償有線性、3階、5階和7階數(shù)種,能夠在-40℃~+85℃寬溫范圍內(nèi)獲得較好的補(bǔ)償,目前應(yīng)用最為廣泛。有的地方已將它作成專(zhuān)用集成芯片。
數(shù)字式
由溫度傳感器送出的信號(hào)進(jìn)入ADC變成數(shù)字信號(hào),控制/PC正常運(yùn)作,由DAC再變成模擬信號(hào),經(jīng)匹配電路驅(qū)動(dòng)變?nèi)莨?。圖10為數(shù)字溫補(bǔ)前后的曲線。因?yàn)檠a(bǔ)償電路較復(fù)雜,成本較高,一般后的曲線。因?yàn)檠a(bǔ)償電路較復(fù)雜,成本較高,一般出了目前國(guó)外的先進(jìn)水準(zhǔn),供參考。對(duì)晶體頻率溫度特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償,目的是讓溫補(bǔ)振蕩器頻率溫度特性曲線盡量接近一條直線。而由晶體頻率溫度特性知道若能保持晶體工作高溫拐點(diǎn)( Turning point)處,品振的頻率一溫度穩(wěn)定性自然會(huì)作的很高。因?yàn)榇颂巇f/dt=0。
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