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?chē)鷾囟纫陨喜⒁虼吮３趾愣囟?OCXO晶振是一個(gè)非常穩(wěn)定的信號(hào)源.OCXO從術(shù)語(yǔ)OvenC控制晶體(Xtal)Oscillators獲得縮寫(xiě).

OCXO通常采用高容差石英晶體諧振器設(shè)計(jì),符合最高標(biāo)準(zhǔn).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(gè)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(lèi)型.還需要考慮性能水平和成本,因?yàn)檫@些也會(huì)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(duì)較小等.

變化程度很大程度上取決于制造過(guò)程中切割晶體的方式.空白平面相對(duì)于原始晶體軸的角度決定了它的許多特性.這些包括振動(dòng)模式,壓電效應(yīng)的程度-即其活動(dòng),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?yàn)樗谠S多室溫應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的溫度穩(wěn)定性,因?yàn)槠漭喞?0℃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(yuǎn)高于20°C的溫度下運(yùn)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(jì)70年代,開(kāi)發(fā)了包括SC切割在內(nèi)的其他切割.這種應(yīng)力補(bǔ)償,SC,石英晶體切割對(duì)機(jī)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(diǎn),LTTP具有非常淺的斜率,在70到85°C的范圍內(nèi),許多OCXO運(yùn)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(kāi)發(fā)了另一種稱為IT切割的切割.這克服了LTTP接近拐點(diǎn)溫度的要求的問(wèn)題.為了解決這個(gè)問(wèn)題,IT切割的溫度上限轉(zhuǎn)折點(diǎn)在85到105°C之間.然而,它并不完全理想,因?yàn)樗荒芴峁㏒C切割的較低水平的機(jī)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(jí)別的性能.在某些情況下,單獨(dú)的晶體振蕩器可能是令人滿意的,而對(duì)于其他應(yīng)用,可能需要溫度補(bǔ)償晶振.對(duì)于最高規(guī)格要求,可能需要一個(gè)恒溫控制振蕩器.

OCXO基礎(chǔ)知識(shí)

盡管如此,有時(shí)仍需要確保更好的穩(wěn)定性.這可以通過(guò)將晶體放置在具有恒溫控制加熱器的隔熱容器中來(lái)實(shí)現(xiàn).通過(guò)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(duì)內(nèi)部工作溫度進(jìn)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(yùn)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(jì)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(shí)為1x10-7.所有這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于簡(jiǎn)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(duì)抗諸如晶體本身老化的元件,定期校準(zhǔn)OCXO.典型的校準(zhǔn)周期可以是六個(gè)月到一年的量級(jí),但實(shí)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(shí)需要考慮許多要點(diǎn).下面概述了一些優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)和其他考慮因素:

OCXO的優(yōu)點(diǎn):

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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)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(diǎn):

成本:鑒于所需的額外電路和機(jī)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(hào)可能要花費(fèi)100美元或更多.

尺寸:OCXO的物理尺寸遠(yuǎn)大于簡(jiǎn)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?chē)慕^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(gè)數(shù)字會(huì)減少.可以想象,溫度是恒溫控制的.

獨(dú)立電源:OCXO加熱器通常從不同的電源運(yùn)行到振蕩器.它不需要相同級(jí)別的調(diào)節(jié),實(shí)際上振蕩器最有可能有自己的調(diào)節(jié)器來(lái)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(hào)參考.顯然這是有代價(jià)的,但是在需要性能的地方,需要OCXO.

1/5