O TCXO é um oscilador de cristal de quartzo que reduz a quantidade de alterações na frequência de oscilação devido a mudanças de temperatura ambiente através de um circuito adicional de compensação de temperatura.
1. Método de compensação de temperatura do TCXO
No TCXO, existem dois tipos de métodos de compensação direta e indireta para compensação de desvio de frequência do oscilador de cristal de quartzo:
(1) compensação direta
O tipo de compensação direta TCXO é um circuito de compensação de temperatura composto de um termistor e um elemento RC, que é formado em série com um oscilador de cristal de quartzo em um oscilador. Quando a temperatura muda, a resistência do termistor e a capacitância do capacitor série equivalente do cristal mudam de acordo, cancelando ou reduzindo o desvio de temperatura da freqüência de oscilação. O circuito de compensação possui um circuito simples e de baixo custo, além de economizar o tamanho e o espaço de uma placa de circuito impresso (PCB), e é adequado para aplicações de pequeno porte, baixa voltagem e baixa corrente. No entanto, quando a precisão do oscilador de cristal for menor que ± 1μm, o método de compensação direta não é adequado. (2) tipo de compensação indireta
A compensação indireta é dividida em dois tipos: analógica e digital. A compensação de temperatura indireta analógica usa um elemento sensor de temperatura, como um termistor para formar um circuito de conversão de temperatura e tensão, e aplica a tensão a um diodo de capacitância variável conectado em série com um oscilador de cristal ea capacitância muda em série através do oscilador de cristal. , compensa o desvio de freqüência não linear do oscilador de cristal. Este método de compensação pode alcançar uma alta precisão de ± 0,5 ppm, mas é limitado em condições de baixa tensão abaixo de 3V. A compensação digital de temperatura indireta é um conversor analógico-digital (A / D) seguido por um circuito de conversão de temperatura para tensão em um circuito de compensação analógico para converter quantidades analógicas em quantidades digitais. Este método pode conseguir compensação de temperatura automática, de modo que a estabilidade da freqüência do oscilador de cristal é muito alta, mas o circuito de compensação específico é mais complexo, o custo é maior, apenas para estações base e estações de rádio e outros requisitos de condições de alta precisão.
2. Status de Desenvolvimento do TCXO
O TCXO fez grandes progressos nos últimos dez anos, entre os quais o Japão está liderando e dominando na pesquisa, desenvolvimento e produção de precisão TCXO. No final dos anos 1970, o volume de TCXOs usados em telefones automotivos atingiu mais de 20 angstroms, os produtos mainstream dos TCXOs caíram para 0,4 e o tamanho dos dispositivos TCXO ultracompactos foi de apenas 0,27 ?. Em 30 anos, o volume de TCXO encolheu 50 vezes ou até 100 vezes. A espessura da montagem em superfície TCXO produzida pela empresa japonesa de cerâmicas usando o método de solda por refluxo é reduzida de 4mm para 2mm, e a amplitude de oscilação nominal pode chegar a 90% após 4ms de início de oscilação. A faixa de freqüência do TCXO produzido pelo Grupo KSS é de 2 a 80 MHz, e a estabilidade quando a temperatura muda de -10 ° C a 60 ° C é de ± 1ppm ou ± 2ppm; a cobertura de freqüência do TCXO digital é de 0,2 a 90MHz, e a estabilidade de freqüência é de ± 0,1ppm (-30 ° C ～ + 85 ° C). TCO-935/937 Tipo de chip TCXO direto com compensação de temperatura produzido pela Tozawa Telecommunications Co., Ltd. do Japão, características de freqüência e temperatura (freqüência spot 15.36MHz) de ± 1ppm / -20 a +70 ° C, em uma fonte de alimentação tensão de 5V ± 5% A característica de tensão de frequência é de ± 0,3ppm, a forma de onda de onda senoidal de saída (amplitude 1VPP), a perda de corrente é inferior a 2mA e o peso é de apenas 1g. O X3080 TCXO da PiezoTechnology está disponível em pacotes de montagem em superfície e através de orifícios, com uma saída senoidal ou lógica, e pode alcançar precisão de ± 0,25 a ± 1ppm na faixa de -55 ° C a 85 ° C. O nível de produtos nacionais também é alto, como Pequim Ruihua Xin Technology Development Co., Ltd. lançou precisão TCXO (32 ~ 40MHz) melhor do que ± 1ppm em temperatura ambiente, a frequência do primeiro ano taxa de envelhecimento de ± 1ppm, freqüência ajuste mecânico (mecânico) ≥ ± 3ppm, consumo de energia ≤120mw. Dispositivos TCXO de alta estabilidade com uma precisão de ± 0,05 ppm.
Alta precisão, baixo consumo de energia e miniaturização ainda são os tópicos de pesquisa do TCXO. Em termos de miniaturização e fatiamento, muitas dificuldades são enfrentadas, das quais duas principais são: Primeiro, a miniaturização fará com que a amplitude variável de freqüência do oscilador de cristal de quartzo seja menor, e a compensação de temperatura será mais difícil; segundo, após o pacote chip Na operação de solda por refluxo, como a temperatura de soldagem é muito maior que a temperatura máxima permitida do TCXO, a freqüência do oscilador de cristal muda, e se as medidas localizadas de dissipação e resfriamento não forem adotadas, é difícil controlar a variação de freqüência do TCXO em ± 0,5 × 10-6 seguinte. No entanto, a melhoria do nível técnico do TCXO não atingiu o limite, e o conteúdo e o potencial de inovação ainda são grandes.
3. Aplicação do TCXO
O TCXO serve como o oscilador de referência para fornecer a referência de frequência para o canal de transmissão e também serve como o oscilador local de primeiro estágio para o canal de recepção; o outro TCXO serve como o oscilador local de segundo estágio e insere seu sinal de oscilação no segundo inversor. O telefone celular requer uma estabilidade de freqüência de 0,1 a 2,5 ppm (-30 a + 75 ° C), mas para considerações de custo, a especificação típica é de 1,5 a 2,5 ppm. Um dos produtos representativos TCXO de 12 a 20 MHz para telefones celulares é o VC-TCXO-201C1, que usa um método de compensação direta. A aparência é mostrada na Fig. 2 (b) e é produzida pela empresa japonesa KSS.
A empresa é especializada na venda de vários tipos de osciladores e recebe clientes que precisam consultar e comprar.
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