温补晶振振荡器的发展
温补晶振由普通化转换成小型化是一个过程,在近十几年中得到稳定长足发展，其中在精密TCXO的研究开发与生产方面，日本居主宰地位。在70年代末汽车电话用TCXO的体积达20 以上，目前的主流的产品降至0.4 ，超小型化的TCXO器件体积仅为0.27。
在30年中，TCXO的体积缩小了50余倍乃至100倍。日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生产的表面贴装TCXO厚度由4mm降至2mm，在振荡启动4ms后即可达到额定振荡幅度的90%。金石（KSS）集团生产的TCXO频率范围为2～80MHz，温度从－10℃到60℃变化时的稳定度为±1ppm或±2ppm；数字式TCXO的频率覆盖范围为0.2～90MHz，频率稳定度为±0.1ppm（－30℃～+85℃）。日本东泽通信机生产的TCO－935/937型片式直接温补型TCXO晶振，频率温度特性（点频15.36MHz）为±1ppm/－20～+70℃，在5V±5%的电源电压下的频率电压特性为±0.3ppm，输出正弦波波形（幅值为1VPP），电流损耗不足2mA，体积1 ，重量仅为1g。PiezoTechnology生产的X3080型TCXO采用表面贴装和穿孔两种封装，正弦波或逻辑输出，在－55℃～85℃范围内能达到±0.25～±1ppm的精度。
温补振荡器的作用
用温度补偿的方法减少频率失真，因为振荡器工作时由于电阻的作用(晶体管或者集成电路都有内阻)就会有温升，温度升高对半导体影响很大，会使半导体的工作点发生飘移从而导致振荡频率的变化，这些变化对使用者来说影响很大如无线电通讯、本地时钟(单片机或者电脑)要求频率高度稳定，所以开发商生产出具有温度补偿性能的有源振荡器，这些具有温度补偿的晶体振荡器频率变化非常低，可以长期稳定工作提供高稳定性频率基准。
温补振荡器频率的调节
温补振荡器,其采用模拟数字结合工艺,利用集成的二极管温度计测量环境温度,利用已知的晶振频率和温度的关系来调节晶振频率.在频率调节上采用数字减波法.在大大降低电路复杂程度同时,准确的补偿了频率的误差和温度漂移,频率稳定性达到了传统模拟TCXO的水平.通过低次泛音振荡一倍频方法实现的高频温度补偿晶体振荡器,分解解决了高频补振荡器设计中的若干关键性问题,文中以128.466MHz为例,给出了温度晶振的实验结果.
温补振荡器工作的原理
首先了解晶体的数学模型,用负阻的方法分析了石英晶体振荡器的起振原理以及补偿方法,设计了数字电容阵列可调频率晶体振荡电路,实现了频率简单可控.带隙测温电路采用了LDO供电和cascode结构,实现了输出温度电压具有高抑制比和准确性.模数转换器ADC采用了12位逐次逼近型电路,结构简单精度适中.LDO为测温电路提供了稳定的工作电源保证了输出信号的稳定,通过间断性地工作实现整个系统的低功耗. 随着CMOS技术的发展,上述的各种电路都可以集成在一块芯片里面.本文基于集成电路设计工具Cadence的软件环境,和SMIC的0.35um工艺,设计了以上电路,并得到了结果,验证了本设计的可行性.
以上信息由专业从事温度补偿晶振生产厂家的晶宇兴于2024/7/26 11:33:47发布
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