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分析恒溫晶振與溫補晶振不同的振蕩電路
從事晶振銷售員一年多以來，已經有幾個客戶問過我恒溫晶振和溫補晶振的區別是什么？一些人表示這兩種石英晶體振蕩器看起來似乎是差不多的。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；溫補晶體振蕩器擁有多種附加的溫度補償型電路，使周圍的溫度變化減弱到最小，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
晶體當前溫度對應的電壓與標稱電壓值通過溫控放大器進行差放,驅動發熱元件使槽內晶振溫度總是保持在其高溫拐點,這樣的晶振稱為恒溫晶振。與前面所述各種晶振相比,此是最為穩定的種晶振。它基于冷壓焊晶體和內熱式晶體,相應的振蕩器便稱為冷壓焊晶體振蕩器和內熱式晶體振蕩器。也有人將恒溫晶器。也有人將恒溫晶溫晶振。雙槽分內、外槽。有源晶振和溫控置內槽,外槽是一個獨率立的,置內槽于其中,溫度較低的槽。但是,也必須高于環境溫度的上限。內控制器只補償外槽的溫度變化,外控制器補償整個溫度范圍。熱量Q的計算:
雙槽的熱增益可作到10萬倍以上。環境溫度在-40℃~+75℃內變化時,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。
溫度補償晶體振蕩器電路
通過附加溫度補償網絡,使環境溫度變化后晶體串聯回路電容反向變化,以抵消晶體此間所產生的頻率一溫度漂移。參見圖6溫度補償曲線,I為AT切型晶體頻率一溫度特性曲線,Ⅱ為晶體串聯回路補償曲線,Ⅲ為補償后的晶體振蕩器頻率溫度特性曲線。根據補償網絡和所接位置,將TCXO晶振分為直接補償和間接補償晶振。
1.直接補償
熱敏電阻,電阻和電容組成溫補網絡,直接串接在貼片晶振電路。圖7是一應用實例。
2.間接補償
基準電壓通過電阻,熱敏電阻構成的補償網絡,產生一視溫度而變的電壓以改變石英晶振負載電容,反向補償晶體頻率一溫度特性。它分為模擬式、數字式兩種。
模擬式
補償網絡輸出電壓直接驅動一變容二極管圖8是一具體電路,補償網絡與變容管間加了一級T型濾波器。這種補償有線性、3階、5階和7階數種,能夠在-40℃~+85℃寬溫范圍內獲得較好的補償,目前應用最為廣泛。有的地方已將它作成專用集成芯片。
數字式
由溫度傳感器送出的信號進入ADC變成數字信號,控制/PC正常運作,由DAC再變成模擬信號,經匹配電路驅動變容管。圖10為數字溫補前后的曲線。因為補償電路較復雜,成本較高,一般后的曲線。因為補償電路較復雜,成本較高,一般出了目前國外的先進水準,供參考。對晶體頻率溫度特性進行溫度補償,目的是讓溫補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( Turning point)處,品振的頻率一溫度穩定性自然會作的很高。因為此處df/dt=0。
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