OCXO可提供任何晶體振蕩器的最高穩(wěn)定性.恒溫控制晶體振蕩器能夠提供極高的溫度穩(wěn)定性.使用恒溫控制的烤箱將其溫度保持在周圍溫度以上并因此保持恒定溫度,OCXO晶振是一個非常穩(wěn)定的信號源.OCXO從術(shù)語OvenC控制晶體(Xtal)Oscillators獲得縮寫.

OCXO通常采用高容差石英晶體諧振器設(shè)計,符合最高標準.鑒于額外的烤箱硬件和高耐受性晶體,它們比其他形式的晶體振蕩器昂貴得多.他們一個與許多其他基于晶體的產(chǎn)品一樣,OCXO可提供各種封裝和封裝類型.還需要考慮性能水平和成本,因為這些也會有很大差異.

石英晶體頻率穩(wěn)定

石英晶體諧振器的諧振頻率隨頻率而變化,即使它們與其他LC諧振電路相比相對較小等.

變化程度很大程度上取決于制造過程中切割晶體的方式.空白平面相對于原始晶體軸的角度決定了它的許多特性.這些包括振動模式,壓電效應(yīng)的程度-即其活動,當(dāng)然還有溫度穩(wěn)定性.

被稱為AT切割的晶體切割用于許多通用應(yīng)用,因為它在許多室溫應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的溫度穩(wěn)定性,因為其輪廓在20℃附近顯示出低的變化.

石英晶體諧振器溫度頻率曲線(AT切割晶體)

由于大多數(shù)晶體爐都在遠高于20°C的溫度下運行,因此AT切割晶體不適合用于恒溫槽控制振蕩器應(yīng)用.

在20世紀70年代,開發(fā)了包括SC切割在內(nèi)的其他切割.這種應(yīng)力補償,SC,石英晶體切割對機械和熱應(yīng)力不太敏感,使其具有更適合OCXO操作的性能.除此之外,它具有較低的溫度轉(zhuǎn)折點,LTTP具有非常淺的斜率,在70到85°C的范圍內(nèi),許多OCXO運行.斜率淺的原因是感染溫度在90℃的范圍內(nèi),而在AT切割晶振的情況下是25℃.

最近又開發(fā)了另一種稱為IT切割的切割.這克服了LTTP接近拐點溫度的要求的問題.為了解決這個問題,IT切割的溫度上限轉(zhuǎn)折點在85到105°C之間.然而,它并不完全理想,因為它不能提供SC切割的較低水平的機械應(yīng)力敏感性.

OCXO,TCXO穩(wěn)定性比較

不同的應(yīng)用程序需要不同級別的性能.在某些情況下,單獨的晶體振蕩器可能是令人滿意的,而對于其他應(yīng)用,可能需要溫度補償晶振.對于最高規(guī)格要求,可能需要一個恒溫控制振蕩器.

OCXO基礎(chǔ)知識

盡管如此,有時仍需要確保更好的穩(wěn)定性.這可以通過將晶體放置在具有恒溫控制加熱器的隔熱容器中來實現(xiàn).通過將晶體加熱到高于電子設(shè)備中通常遇到的溫度,可以將晶體的溫度保持在恒定溫度.這導(dǎo)致更高程度的溫度穩(wěn)定性.此外,OCXO中的晶體將被切割,以確保其溫度穩(wěn)定性針對內(nèi)部工作溫度進行優(yōu)化.

通常,晶體爐的內(nèi)部溫度在75°C或可能85°C的溫度下運行.

溫度需要高于可能遇到的最高溫度,否則溫度控制將不起作用.

OCXO晶振的典型規(guī)格可能是每攝氏度±0.05x10-8(0.05ppm),而非烤箱控制的振蕩器可能比較差10到100倍.由于振蕩器組件還將包含緩沖電路以及電源電壓調(diào)節(jié),因此振蕩器的其他特性也應(yīng)該是良好的.通常情況下,預(yù)計頻率穩(wěn)定性每天約為±5x10-9(0.005ppm),每年為±5x10-7(0.5ppm),電源電壓變化為5％時為1x10-7.所有這些都遠遠好于簡單的晶體振蕩器.

為了確保保持最佳的整體精度,可能需要對抗諸如晶體本身老化的元件,定期校準OCXO.典型的校準周期可以是六個月到一年的量級,但實際周期將取決于OCXO本身以及使用它的應(yīng)用的要求.

OCXO一般考慮因素

與其他形式的石英晶體振蕩器相比,OCXO可提供更高水平的性能.但是,在選擇使用時需要考慮許多要點.下面概述了一些優(yōu)點,缺點和其他考慮因素:

OCXO的優(yōu)點:

溫度穩(wěn)定性:鑒于使用溫控烘箱,OCXO的溫度穩(wěn)定性比TCXO和普通晶體振蕩器的溫度穩(wěn)定性要好得多.

頻率精度:由于OCXO的溫度穩(wěn)定性遠遠優(yōu)于其他形式的晶體振蕩器,因此將提高的溫度穩(wěn)定性與高精度晶振相匹配是有意義的,以確保高水平的基本精度.

整體性能:由于OCXO的溫度穩(wěn)定性得到改善,增加了設(shè)備(烤箱和附加電路以及機械產(chǎn)品)的額外成本,因此通常可以提高整體性能以匹配改善的溫度穩(wěn)定性.

OCXO的缺點:

成本:鑒于所需的額外電路和機械產(chǎn)品以及更高性能的晶體,OCXO通常不是低成本產(chǎn)品.一些高性能型號可能要花費100美元或更多.

尺寸:OCXO的物理尺寸遠大于簡單的晶體振蕩器.它們不僅需要結(jié)合晶體振蕩器本身,還需要加熱器,控制電路和晶體振蕩器周圍的絕熱層.

功耗:OCXO中加熱器的電源可能非常耗電.有些單位可能需要放大器等等.隨著OCXO內(nèi)部溫度的升高和需要的熱量減少,這個數(shù)字會減少.可以想象,溫度是恒溫控制的.

獨立電源:OCXO加熱器通常從不同的電源運行到振蕩器.它不需要相同級別的調(diào)節(jié),實際上振蕩器最有可能有自己的調(diào)節(jié)器來消除可能出現(xiàn)在電源線上的任何雜散噪聲和RF,從而降低OCXO的性能.

OCXO,烤箱控制晶體振蕩器非常適合在晶體振蕩器需要高穩(wěn)定性和高性能的情況下使用.OCXO通常用作需要高精度和溫度穩(wěn)定性的各種設(shè)備的信號參考.顯然這是有代價的,但是在需要性能的地方,需要OCXO.