探讨Vectrons VT-803温度补偿晶体振荡器的完美解决方案

VectronsVT-803温度补偿晶体振荡器(TCXO)是一种石英稳定、削波正弦波或CMOS输出、模拟温度补偿振荡器，采用密封的5x3.2陶瓷封装，采用2.8、3.0、3.3或5.0伏电源供电。

当需要标准无法达到的温度稳定性水平时，TCXO是必需的XO（晶体振荡器）或VCXO（压控晶体振荡器）。

温度稳定性是衡量振荡器频率随温度变化的程度，有两种定义方式。一种常见的方法是使用“正/负”规范（例如：±0.28ppm与工作温度范围，以25°C为参考——温度范围通常为-40至85°C或-20至70°C）。规范告诉我们，如果我们将25°C的频率作为标称值，那么器件频率将在该标称频率之上或之下的偏差不超过0.28ppm。这与指定温度稳定性的第二种方法不同，第二种方法是使用峰峰值或仅使用无参考点的正/负值。在第二种情况下，我们不能说我们知道频率会在标称之上或之下变化多远——只是我们知道总范围将是多少。通常使用定义参考点的正负值指定设备。

范围从标准VCXO的50ppm到高性能OCXO的0.2ppb。轴被颠倒，使得图在增加温度稳定性的方向上增长。TCXO稳定性范围涵盖了VCXO和OCXO之间的曲线中间（并且在某些情况下与某些OCXO性能重叠）。各种振荡器类型TCXO的温度稳定性范围对工程师很有用，因为它们可以在任何地方获得比标准VCXO高10倍到40倍的温度稳定性，同时具有相同的功耗和电路板上的占位面积。TCXO弥合了标准XO或VCXO与OCXO之间的差距，后者更昂贵且需要更多功率才能运行。技术的推动力是降低功耗，当然还有降低成本，因此TCXO为功率和成本敏感的应用提供了良好的中档解决方案。

通常需要TCXO级别的温度稳定性（从5ppm到50ppb），因为振荡器将自行运行，无论是在没有外部频率参考的系统中的自由运行模式下，还是作为固定频率参考一个合成器，其TCXO在开环中运行以驱动DDS（直接数字合成），其中DDS而不是TCXO被“锁定”到外部参考。

后一种情况（TCXO晶振是开环并且频率设置在DDS）变得越来越普遍，因为设计人员发现他们可以使用DDS解决方案实现比使用数模转换器控制TCXO更好的频率分辨率。由于转向是在DDS中而不是在振荡器中完成的，因此设计人员需要能够对固定参考的频率如何随温度变化做出某些假设，以便他们可以相应地规划锁相环的设计。由于灵活性，它们允许TCXO用于许多频率控制应用，但其中一个重要领域是小型蜂窝基站（femto、micro和pico），它们通常被用作定时分配芯片的固定频率源.

TCXO的工作原理

在非常基本的术语中，TCXO通过使用温度补偿网络来工作，该网络可以感应环境温度并将晶体拉至其标称值。基本的振荡器电路和输出级与VCXO中的预期相同。

这个想法是补偿网络驱动牵引网络，然后调整振荡器的频率。

未补偿的晶体对温度的频率响应（红色）就像一个3阶多项式曲线（如果你考虑振荡器非线性，则更像是5阶），因此补偿网络的目的是产生一个有效地镜像的电压关于晶体曲线的温度轴的图像，以抵消温度对晶体的影响。补偿电压以蓝色显示，产生的频率/温度曲线以绿色绘制。