20世紀70年代后期實現了的微型TCXO補償系統技術的進步

自石英晶體問世以來,各大晶振廠家不斷追求提高溫度穩定性,當第一批晶體振蕩器建于20世紀20年代時,唯一能展現的晶體就是溫度性能差,AT切割晶體是邁向制造的溫度補償重要的一步,直到20世紀40年代中期晶體的老化與溫度特性得到了改善,但是包裝的不良和晶圓的設計缺陷使其具有嚴重的活動傾角和耦合.到20世紀70年代后期才實現了TCXO晶振集成電路技術的進步使得實現補償系統變得切實可行.

熱敏電阻/電阻TCXO一直是主流晶體振蕩器溫度補償50年,通過一個或多個熱敏電阻的網絡取消電壓控制的頻率與溫度的變化石英晶體振蕩器,隨著負溫度的提高系數熱敏電阻使其成為可能補償晶體的精度更高,在1961年補償比就更大了超過100比1,可以補償40ppm的溫度達到0.4 ppm的水平,如今實現優于0.5 ppm的穩定性也需要多次使用至少三個熱敏電阻進行溫度運行和重復網絡調整.一些嘗試使用電阻調整或熱敏電阻靈敏度的數字調整自動完成補償過程已經取得了一定的成功.

隨著大規模集成的能力不斷擴大,可以包括更多的溫度補償到單個IC所需的功能.這導致了當前這一代ASIC允許構建僅具有兩個組件的精密模擬TCXO:ASIC加上石英晶體.為TCXO應用而出現的最新器件是結合精度的復雜的大規模IC模擬功能,非易失性數字存儲,變容二極管和RF振蕩器電路.

經過精心加工,性能相當于或在某些情況下甚至優于傳統的圓形振蕩器已完成,老化率可以很低,每年達到ppm的一小部分,一個精度低壓差(LDO)穩壓器為所有片上電路供電.因為穩定必須保持的電壓,以達到所需的頻率穩定性,精確的參考電壓來源至關重要.通常將其實現為MOS結構而不是傳統的摻雜結型二極管.一個由于器件的低電壓操作,需要相對高的調諧靈敏度,并且可能超過50ppm/V,可以低至+2.7Vdc的操作,可以使用用于實現VCXO功能的電子頻率控制,幾個字節的非專用用戶存儲器對于存儲序列號和其他特征數據非常有用改善了自動化.

目前的石英晶振技術發展以縮小到TCXO的地步,每個TCXO晶振包含溫度補償電路來消除冷,熱對石英晶體諧振器的影響,使其諧振器在一定的寬溫范圍內工作,這就是TCXO晶振在形形色色的智能電子產品中靈活應用的關鍵所在,TCXO溫度補償電路使用的是分立芯片制作而成的元器件,使其技術在其它一些主要的晶振企業單片機上形成一定的類似技術.

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