20世紀(jì)70年代后期實(shí)現(xiàn)了的微型TCXO補(bǔ)償系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步

自石英晶體問(wèn)世以來(lái),各大晶振廠家不斷追求提高溫度穩(wěn)定性,當(dāng)?shù)谝慌w振蕩器建于20世紀(jì)20年代時(shí),唯一能展現(xiàn)的晶體就是溫度性能差,AT切割晶體是邁向制造的溫度補(bǔ)償重要的一步,直到20世紀(jì)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(shè)計(jì)缺陷使其具有嚴(yán)重的活動(dòng)傾角和耦合.到20世紀(jì)70年代后期才實(shí)現(xiàn)了TCXO晶振集成電路技術(shù)的進(jìn)步使得實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償系統(tǒng)變得切實(shí)可行.

熱敏電阻/電阻TCXO一直是主流晶體振蕩器溫度補(bǔ)償50年,通過(guò)一個(gè)或多個(gè)熱敏電阻的網(wǎng)絡(luò)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(fù)溫度的提高系數(shù)熱敏電阻使其成為可能補(bǔ)償晶體的精度更高,在1961年補(bǔ)償比就更大了超過(guò)100比1,可以補(bǔ)償40ppm的溫度達(dá)到0.4 ppm的水平,如今實(shí)現(xiàn)優(yōu)于0.5 ppm的穩(wěn)定性也需要多次使用至少三個(gè)熱敏電阻進(jìn)行溫度運(yùn)行和重復(fù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整.一些嘗試使用電阻調(diào)整或熱敏電阻靈敏度的數(shù)字調(diào)整自動(dòng)完成補(bǔ)償過(guò)程已經(jīng)取得了一定的成功.

隨著大規(guī)模集成的能力不斷擴(kuò)大,可以包括更多的溫度補(bǔ)償?shù)絾蝹€(gè)IC所需的功能.這導(dǎo)致了當(dāng)前這一代ASIC允許構(gòu)建僅具有兩個(gè)組件的精密模擬TCXO:ASIC加上石英晶體.為TCXO應(yīng)用而出現(xiàn)的最新器件是結(jié)合精度的復(fù)雜的大規(guī)模IC模擬功能,非易失性數(shù)字存儲(chǔ),變?nèi)荻O管和RF振蕩器電路.

經(jīng)過(guò)精心加工,性能相當(dāng)于或在某些情況下甚至優(yōu)于傳統(tǒng)的圓形振蕩器已完成,老化率可以很低,每年達(dá)到ppm的一小部分,一個(gè)精度低壓差(LDO)穩(wěn)壓器為所有片上電路供電.因?yàn)榉€(wěn)定必須保持的電壓,以達(dá)到所需的頻率穩(wěn)定性,精確的參考電壓來(lái)源至關(guān)重要.通常將其實(shí)現(xiàn)為MOS結(jié)構(gòu)而不是傳統(tǒng)的摻雜結(jié)型二極管.一個(gè)由于器件的低電壓操作,需要相對(duì)高的調(diào)諧靈敏度,并且可能超過(guò)50ppm/V,可以低至+2.7Vdc的操作,可以使用用于實(shí)現(xiàn)VCXO功能的電子頻率控制,幾個(gè)字節(jié)的非專用用戶存儲(chǔ)器對(duì)于存儲(chǔ)序列號(hào)和其他特征數(shù)據(jù)非常有用改善了自動(dòng)化.

目前的石英晶振技術(shù)發(fā)展以縮小到TCXO的地步,每個(gè)TCXO晶振包含溫度補(bǔ)償電路來(lái)消除冷,熱對(duì)石英晶體諧振器的影響,使其諧振器在一定的寬溫范圍內(nèi)工作,這就是TCXO晶振在形形色色的智能電子產(chǎn)品中靈活應(yīng)用的關(guān)鍵所在,TCXO溫度補(bǔ)償電路使用的是分立芯片制作而成的元器件,使其技術(shù)在其它一些主要的晶振企業(yè)單片機(jī)上形成一定的類似技術(shù).

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