溫補晶體振蕩器(TCXOs)在當今被廣泛使用無線通信系統.它們已經成為手機和日益增長的無線PDA產業的重要組成部分.高端TCXO晶振也是電信和其他行業的重要組成部分.TCXO和簡單石英晶體振蕩器之間的主要區別在于TCXO包含額外的電路來校正(補償)晶振的頻率與溫度特性.圖1描述了如何校正晶體的簡單說明.附加補償電路分為三大類:數字,模擬或模擬/數字組合.理解數字和模擬補償之間的差異很重要,因為在某些情況下,它們是不可互換的.下面則是由Crystek晶振集團所理解的TCXO晶振.
圖1 : TCXO補償
圖1所示的未補償頻率穩定性是典型的AT-cut石英晶振.實際上,這是一系列曲線,主要是由毛坯切割的角度決定的.這些曲線遵循以下形式的三次方程:
商品TCXOs的頻率穩定性從+/-1.5pm至+/-5pm超過-40C至+85C,最標準的規格是+/-2.5pm超過-30C至+75℃.在0C至+70C,頻率穩定性低于+/-1.5ppm是難以實現的,因此屬于高性能類別.商品TCXOs通常不到8美元,而高性能高精度晶振TCXOs通常是15美元或更多.
商品TCXOs可以用非常小的包裝制造,例如5x3.2x1.5毫米,甚至3.2x2.5x 1毫米,尺寸更小.這些微型振蕩器都是基于ASIC的,用于大批量生產.由于使用的是特定的ASIC,晶體振蕩器公司不能提供任何定制,除了家族范圍內的頻率.此外,所有這些小TCXOs實際上都是VC-TCXO振蕩器,也就是說,它們為電調諧或偏差提供了引腳.
這些微型TCXOs上的輸出波形選項僅限于限幅正弦波或正弦波.例如,如果你需要HCMOS,它只能在較大的包裝上使用.所有流行的波形選項(正弦波,HCMOS,LVPECL等)都提供高性能TCXOs.) .限幅正弦波相對于其他波形有一個主要優勢:電流汲取.在+3V時,限幅正弦的典型電流最大值為2mA.內部限幅正弦驅動器簡單地來源于雙極晶體管的集電極.這意味著振蕩器看到的負載必須是高阻抗;通常它需要10K歐姆的負載.限幅正弦驅動器非常適合直接驅動PLL芯片,提供低電流解決方案.
有四種數字實現的ed (和一種基本模擬)類型.這些措施如下:
TCXO溫度補償晶體振蕩器(見圖2 )
圖2 :模擬TCXO
ADTCXO-模擬數字溫度補償晶體振蕩器(見圖3,但DAC和邏輯分別用立方函數和模擬放大器代替)
圖3 :數字溫度晶體振蕩器.
DTCXO-數字溫度補償晶體振蕩器(見圖3 )
MCXO-微處理器補償晶體振蕩器(見圖4 )
圖4 :微處理器補償晶體振蕩器.
DCXO-數控晶體振蕩器
圖3中的ADTCXO是手機行業現在使用的類型,有5.0*3.2mm貼片晶振和更小的版本.由于這些振蕩器體積小,成本低,因此也在所有類型的設備中進行設計.但是,設計者要小心:對于圖3的DTCXO版本和其他數字實現,當振蕩器進行校正時,會出現相位命中(突然的相位變化),因為它檢測到溫度變化.由于其模擬后端,圖3的ADTCXO版本沒有相位跳變.
在頻率-溫度曲線中,確定振蕩器是否有相位命中或頻率階躍可能不容易看到.獲取頻率與溫度數據的一階導數有助于揭示相位命中.查看相位命中的另一種方法是建立一個測試,將TCXO用作鎖相環(PLL)的參考頻率,然后在TCXO隨溫度升高時監控相位檢測器上的誤差電壓.
如果不能被吸收,A大相位沖擊可以解除許多通信鏈路的鎖定.因此,設計者必須考慮使用數字實現的振蕩器,提前完成盡職調查.
數字控制晶體振蕩器(DCXO)在這里沒有顯示為塊,因為它可以用許多不同的方式實現.作者將DCXO定義為由設備的主微處理器校正晶體頻率的任何有源晶振.校正智能可能如下:
1)晶體的頻率.相對于溫度曲線
2)來自外部源的定時
3)來自外部或內部源的參考頻率DCXO的設計者可能不想實現良好TCXO晶振的穩定性.例如,他或她可能會對將+/-25μm晶體補償/校正至+/-5μm而不增加支架成本感到滿意-獨自一人.使用主微處理器進行每種形式的校正的另一個優點是,可以在發送時停止更新,也可以在接收時停止更新.
表1總結了TCXOs以及簡單時鐘( XO )和VCXOs的不同版本,以供比較.
表1 :振蕩器類型穩定性和價格范圍比較
CXOH20-BP-10.000溫度補償晶振,美國有源晶振PPRO30-10.000,PPRO30-40.000石英晶體振蕩器,PPRO30-13.000進口TCXO晶振,PPRO30-26.000大體積溫補晶振,CVT25-38.400高精度晶振,3225溫度補償晶振CVT25-13.000,CVT25-19.200貼片有源晶振,CVT25-26.000美國Crysek晶振,CVT25-33.600高性能晶振,大型有源晶振PPRO30-19.200
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