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绝无仅有,超详细的OCXO晶振知识解剖
了解石英晶振就像是了解一个人一样,你需要知道这个人的生活习惯,喜好等等一系列和你想要了解的那个人相关东西,了解一种,一个系列,哪怕是一种类别的石英晶振产品,你必须要做的就是将其层层剥开,这样才能够完全了解它.本文的主要内容就是对OCXO晶振知识的剖解.
对于基于石英的频率控制设备,OCXO(或烤箱控制的晶体振荡器)位于食物链的顶部附近,只能由强大的docxo或DoubleOven取代!OCXO是一种温度控制设备,可保持石英晶体的恒定工作温度.这样可以防止由于环境温度的变化而导致指定频率的变化.晶体炉的频率输出取决于石英晶体的温度.您可以在下图中看到,温度可能会对振荡器的频率产生重大影响.
在大多数应用中,可以使用更简单的TCXO或温度补偿晶体振荡器来减少环境温度变化的负面影响.但是在某些环境中,TCXO不能满足应用程序的稳定性要求.在这些情况下,RF工程师可以采取进一步措施,并利用OCXO改进后的稳定性.
不管振荡器所处的环境温度如何,都可以通过保持接近恒定的晶体温度来实现这种提高的稳定性.在OCXO内,除了振荡器电路外,还有加热器电路.可以采用许多不同的方式来配置该加热器电路,但最常见的是比例控制的烤箱,该烤箱使用加热元件加热晶体,并使用热敏电阻来检测晶体的温度.
这些元件是桥接网络的一部分,该桥接网络用作闭环反馈网络,以将晶体温度保持在恒定温度.下图显示了普通OCXO烤箱控制电路的框图.
预热到185ºF,设置OCXO烤箱温度.
将晶体保持在恒定温度下可以最大程度地降低环境温度变化的影响,从而大大提高有源晶振的频率稳定性.但是,我们如何确定烤箱的正确设定点？为此,我们需要再次查看晶体频率与温度之间的关系.在下图中,您可以看到曲线上有一个最佳点,在该点上,温度的相等变化将导致频率的最小变化.曲线上的这个点是如此重要,我们给它起了一个特殊的名字,它被称为晶体的”转折点”.
设计晶体的转折点时,必须考虑一个常见的设计折衷.理想的设计目标是将晶体的转折点设置在OCXO的最高工作温度以上.这是因为烤箱可以将晶体”加热”到设定温度,但是如果周围环境的温度比该设定点高得多,晶体将最终加热超过其设定点.将转折点推高的不利之处在于频率与温度的关系曲线变得更加尖锐.这有效地缩小了烤箱的操作范围,并使烤箱的精度至关重要.推高转折点的另一个主要缺点是晶体老化性能降低.
AT与SC切割晶体.
振荡器设计者必须提高OCXO晶振的性能的另一个选择是改变振荡器内部晶体的类型.入门级OCXO通常使用AT切割晶体构建.这些晶体具有良好的整体性能,适合于可能的应用.但是,由于需要将晶体的转折点推得更高,因此AT切割用尽了蒸汽.那时,可以在OCXO内部使用SC切割晶体来提高转折点,而不会牺牲频率稳定性.下图显示了AT切割和SC切割的频率与温度的关系曲线.您会看到在烤箱的工作温度范围内频率响应更加均匀,从而提高了振荡器的稳定性.
除了改善频率稳定性外,SC切割晶体还具有其他优势.
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