溫補(bǔ)晶振的工作原理

溫補(bǔ)晶振即溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)，是通過附加的溫度補(bǔ)償電路使由周圍溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。

溫補(bǔ)晶振術(shù)語來自石英晶體振蕩器的一種補(bǔ)償方式已達(dá)到產(chǎn)品應(yīng)用方面的精度要求。溫補(bǔ)晶振定義是將壓電石英晶體原有的物理特性(壓電效應(yīng)下頻率隨溫度成三次曲線變化)通過外圍電路逆向改變使得石英晶體原有頻率隨溫度的變化盡可能的變小的一種補(bǔ)償方式所做的石英晶體振蕩器。

溫補(bǔ)晶振作用

一個溫補(bǔ)晶振，可以通過測量溫度，然后自動調(diào)整外部的匹配電容矩陣(改變接入的電容值)從而使頻率變得更準(zhǔn)確和穩(wěn)定。

用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒p少頻率失真，因為振蕩器工作時由于電阻的作用(晶體管或者集成電路都有內(nèi)阻)就會有溫升，溫度升高對半導(dǎo)體影響很大，會使半導(dǎo)體的工作點發(fā)生飄移從而導(dǎo)致振蕩頻率的變化，這些變化對使用者來說影響很大如無線電通訊、本地時鐘(單片機(jī)或者電腦)要求頻率高度穩(wěn)定，所以開發(fā)商生產(chǎn)出具有溫度補(bǔ)償性能的有源振蕩器，這些具有溫度補(bǔ)償?shù)木w振蕩器頻率變化非常低，可以長期穩(wěn)定工作提供高穩(wěn)定性頻率基準(zhǔn)。

溫補(bǔ)晶振工作原理

溫補(bǔ)振蕩器(TCXO)是通過附加的溫度補(bǔ)償電路使由周圍溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。TCXO中，對石英晶體振子頻率溫度漂移的補(bǔ)償方法主要有直接補(bǔ)償和間接補(bǔ)償兩種類型：

(1)直接補(bǔ)償型 直接補(bǔ)償型TCXO是由熱敏電阻和阻容元件組成的溫度補(bǔ)償電路，在振蕩器中與石英水晶振子串聯(lián)而成的。在溫度變化時，熱敏電阻的阻值和晶體等效串聯(lián)電容容值相應(yīng)變化，從而抵消或削減振蕩頻率的溫度漂移。該補(bǔ)償方式電路簡單，成本較低，節(jié)省印制電路板(PCB)尺寸和空間，適用于小型和低壓小電流場合。但當(dāng)要求晶體振蕩器精度小于±1pmm時，直接補(bǔ)償方式并不適宜。

(2)間接補(bǔ)償型 間接補(bǔ)償型又分模擬式和數(shù)字式兩種類型。模擬式間接溫度補(bǔ)償是利用熱敏電阻等溫度傳感元件組成溫度-電壓變換電路，并將該電壓施加到一支與晶體振子相串接的變?nèi)荻O管上，通過晶體振子串聯(lián)電容量的變化，對晶體振子的非線性頻率漂移進(jìn)行補(bǔ)償。該補(bǔ)償方式能實現(xiàn)±0.5ppm的高精度，但在3V以下的低電壓情況下受到限制。數(shù)字化間接溫度補(bǔ)償是在模擬式補(bǔ)償電路中的溫度—電壓變換電路之后再加一級模/數(shù)(A/D)變換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。該法可實現(xiàn)自動溫度補(bǔ)償，使晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度非常高，但具體的補(bǔ)償電路比較復(fù)雜，成本也較高，只適用于基地站和廣播電臺等要求高精度化的情況。