了解TC-OCXO
Understanding TC-OCXO
TC-OCXO能夠提供OCXO的穩(wěn)定性,而成本和功耗更低、封裝尺寸更小
TCXO與OCXO
---長期以來,溫度補(bǔ)償型晶體振蕩器（TCXO）一直被用于提供移動和遠(yuǎn)程設(shè)備用小型、低功耗、高穩(wěn)定性基準(zhǔn)源。穩(wěn)定性最高的TCXO基于溫度補(bǔ)償ASIC,這是一種數(shù)字可編程模擬器件（比如C-MAC公司的Pluto ASIC,見圖1）,它采用4次切比雪夫（Chebyshev）多項(xiàng)式來針對環(huán)境溫度的影響對振蕩器的頻率輸出進(jìn)行補(bǔ)償。
---這些TCXO的尺寸最小可至5mm×3.2mm,功耗低至幾瓦（W）,但其在工作溫度范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定性則被限制在了±0.14×10-6。為了獲得超越TCXO的頻率穩(wěn)定性,需要采用另一種不同的器件,即烘箱控制型晶體振蕩器（OCXO）。
---在OCXO中,將整個振蕩器置于一個被維持在高于規(guī)定工作溫度范圍上限的恒定溫度上的“烘箱”之中,從而使得環(huán)境溫度的影響實(shí)際上被消除。與最穩(wěn)定的TCXO相比,OCXO的頻率穩(wěn)定性可高出三個數(shù)量級,但其缺點(diǎn)則是體積較大、價格較高,而且,即使是在初始溫升之后,其穩(wěn)態(tài)功耗通常也不低于1W。
“TCXO加熱法”的局限性
---有許多家團(tuán)體都曾嘗試通過“TCXO加熱法”來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償和烘箱控制的優(yōu)勢組合 —— 也就是把TCXO組件安裝在一個加熱器上,當(dāng)環(huán)境溫度降至某一特定門限（比如：0℃）以下時,加熱器將啟動。這樣做的確使功耗較之傳統(tǒng)OCXO有所降低,并由于晶體所承受的溫度范圍的縮小而使穩(wěn)定性得到了一定程度的改善。然而,與現(xiàn)有器件相比,整體頻率穩(wěn)定性仍處于劣勢。
---上述方法的主要局限在于每個TCXO在出廠時均必須進(jìn)行設(shè)置,并在其整個工作溫度范圍內(nèi)針對穩(wěn)定性與溫度的關(guān)系曲線進(jìn)行頻率校正信號的優(yōu)化。假設(shè)該操作在加熱器關(guān)斷情況下進(jìn)行,TCXO校正曲線將在組件處于熱平衡的條件下進(jìn)行優(yōu)化,即使因?yàn)閬碜哉袷幤鞯臒崃亢痛┻^TCXO組件的熱流的緣故而令晶體與溫度傳感器之間存在溫度偏差時也不例外。
---在實(shí)際使用中,給TCXO組件加熱將改變熱流,而且晶體與溫度傳感器之間的溫差也將隨之而發(fā)生變化,這樣一來校正信號將不再被優(yōu)化。這有可能導(dǎo)致頻率偏差比原來的TCXO更大。謹(jǐn)慎的熱設(shè)計(jì)和材料選擇會使該問題得到緩解,但又將造成元件成本的上揚(yáng)。
TC-OCXO方法：對OCXO進(jìn)行補(bǔ)償
---溫度補(bǔ)償型烘箱控制晶體振蕩器（TC-OCXO）把與OCXO相當(dāng)?shù)姆�(wěn)定性與更加接近TCXO的功耗、尺寸、重量和成本組合在了一起。
---TC-OCXO方法采用一個天然OCXO的輸出,并對其施加TCXO補(bǔ)償（而不是運(yùn)用相反的方式）。一個小型化烘箱將未經(jīng)補(bǔ)償?shù)木w振蕩器大致保持在略高于其規(guī)定工作溫度范圍的恒溫狀態(tài)之下,比如：當(dāng)工作溫度范圍為-40℃～+85℃時,該恒溫范圍為90℃～95℃。
