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發布時間：2021-08-15 15:56
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溫補振蕩器應用
溫補振蕩器(TCXO)是利用附件的溫度補償電路以減少環境溫度對振蕩頻率的影響。TCXO利用熱敏電阻的溫度敏感性，當溫度變化時，熱敏電阻的阻值和容性負載同時發生變化，而容性負載的變化會改變振蕩頻率，從而實現的對振蕩頻率的修正。頻率精度和溫度特性遠高于普通振蕩器，比恒溫晶振差，但不需預熱，功耗低，從而在野外作業，移動設備，通訊導航設備中廣泛應用。
溫補晶振振蕩器的發展
溫補晶振由普通化轉換成小型化是一個過程,在近十幾年中得到穩定長足發展，其中在精密TCXO的研究開發與生產方面，日本居主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達20 以上，目前的主流的產品降至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）集團生產的TCXO頻率范圍為2～80MHz，溫度從－10℃到60℃變化時的穩定度為±1ppm或±2ppm；數字式TCXO的頻率覆蓋范圍為0.2～90MHz，頻率穩定度為±0.1ppm（－30℃～ 85℃）。日本東澤通信機生產的TCO－935/937型片式直接溫補型TCXO晶振，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。
溫補振蕩器的優點
溫補晶體振蕩器研制項目是根據產品需求，我司比照國外某公司系列晶體振蕩器的性能指標，開展實現插拔替換的國產化替代研制項目。該晶振采用全新的結構設計并對電路進行優化，實現了溫補晶體振蕩器的小型化，產品的封裝和安裝面積與進口產品一致，可以實現與進口產品的插拔替換，而且高度相比進口同類產品降低了兩毫米。該晶振的頻率溫度穩定性和穩態相位噪聲都達到了較高的水平，還具有抗輻照、抗靜電、產品可靠性高，抗振性好等特點，性能指標已經達到或超過了同類進口產品。
溫補振蕩器工作的原理
首先了解晶體的數學模型,用負阻的方法分析了石英晶體振蕩器的起振原理以及補償方法,設計了數字電容陣列可調頻率晶體振蕩電路,實現了頻率簡單可控.帶隙測溫電路采用了LDO供電和cascode結構,實現了輸出溫度電壓具有高抑制比和準確性.模數轉換器ADC采用了12位逐次逼近型電路,結構簡單精度適中.LDO為測溫電路提供了穩定的工作電源保證了輸出信號的穩定,通過間斷性地工作實現整個系統的低功耗. 隨著CMOS技術的發展,上述的各種電路都可以集成在一塊芯片里面.本文基于集成電路設計工具Cadence的軟件環境,和SMIC的0.35um工藝,設計了以上電路,并得到了結果,驗證了本設計的可行性.
