Il TCXO è un oscillatore a cristallo di quarzo che riduce la quantità di cambiamento nella frequenza di oscillazione a causa di variazioni di temperatura ambiente attraverso un circuito di compensazione della temperatura aggiuntivo.
1. Metodo di compensazione della temperatura di TCXO
Nel TCXO, ci sono due tipi di metodi di compensazione diretta e indiretta per la compensazione della frequenza di compensazione dell'oscillatore a cristallo di quarzo:
(1) Compensazione diretta
Il tipo di compensazione diretta TCXO è un circuito di compensazione della temperatura composto da un termistore e un elemento RC, che è formato in serie con un oscillatore a cristallo di quarzo in un oscillatore. Quando la temperatura cambia, la resistenza del termistore e la capacità del condensatore serie cristallo cristallino cambiano di conseguenza, annullando o riducendo la deriva di temperatura della frequenza di oscillazione. Il circuito di compensazione ha un circuito semplice e un costo contenuto e consente di risparmiare spazio e dimensioni di una scheda a circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni di piccole dimensioni, a bassa tensione e a corrente ridotta. Tuttavia, quando la precisione dell'oscillatore di cristalli è inferiore a ± 1μm, il metodo di compensazione diretta non è adatto. (2) Tipo di compensazione indiretta
La compensazione indiretta è divisa in due tipi: analogico e digitale. La compensazione analogica della temperatura indiretta utilizza un elemento di rilevamento della temperatura come un termistore per formare un circuito di conversione della tensione di temperatura e applica la tensione a un diodo a capacità variabile collegato in serie con un oscillatore a cristallo e la capacità cambia in serie attraverso l'oscillatore a cristallo. compensare la deriva di frequenza non lineare dell'oscillatore a cristallo. Questo metodo di compensazione può raggiungere un'elevata precisione di ± 0,5 ppm, ma è limitato in condizioni di bassa tensione inferiori a 3 V. La compensazione digitale della temperatura indiretta è un convertitore analogico-digitale (A / D) seguito da un circuito di conversione da temperatura a tensione in un circuito di compensazione analogico per convertire le quantità analogiche in quantità digitali. Questo metodo può ottenere una compensazione automatica della temperatura, in modo che la stabilità della frequenza dell'oscillatore a cristallo sia molto elevata, ma il circuito di compensazione specifico è più complesso, il costo è più alto, solo per stazioni base e stazioni radio e altri requisiti di condizioni di alta precisione.
2. Stato di sviluppo TCXO
TCXO ha fatto grandi progressi negli ultimi dieci anni, tra cui il Giappone è leader e dominante nella ricerca, sviluppo e produzione di TCXO di precisione. Alla fine degli anni '70, il volume di TCXO utilizzati nei telefoni per automobili raggiunse più di 20 angstrom, i prodotti mainstream dei TCXO scesero a 0,4 e le dimensioni dei dispositivi TCXO ultra-compatti erano solo 0,27?. In 30 anni, il volume di TCXO si è ridotto di 50 volte o anche di 100 volte. Lo spessore del supporto superficiale TCXO prodotto dalla società giapponese di ceramiche che utilizza il metodo di saldatura a riflusso è ridotto da 4 mm a 2 mm e l'ampiezza di oscillazione nominale può raggiungere il 90% dopo 4 ms di inizio dell'oscillazione. L'intervallo di frequenza del TCXO prodotto dal Gruppo KSS è compreso tra 2 e 80 MHz e la stabilità quando la temperatura cambia da -10 ° C a 60 ° C è ± 1 ppm o ± 2 ppm; la copertura di frequenza del TCXO digitale è compresa tra 0,2 e 90 MHz e la stabilità della frequenza è di ± 0,1 ppm (-30 ° C ~ + 85 ° C). TCO-935/937 Chip tipo TCXO a compensazione diretta di temperatura prodotto da Tozawa Telecommunications Co., Ltd. del Giappone, caratteristiche di frequenza e temperatura (frequenza spot 15.36 MHz) di ± 1 ppm / -20 a + 70 ° C, all'alimentatore tensione di 5 V ± 5% La caratteristica di frequenza-tensione è ± 0,3 ppm, la forma d'onda sinusoidale di uscita (ampiezza 1VPP), la perdita di corrente è inferiore a 2 mA e il peso è solo di 1 g. L'X3080 TCXO di PiezoTechnology è disponibile in package sia a montaggio superficiale che a foro passante, con uscita sinusoidale o logica e può raggiungere una precisione da ± 0,25 a ± 1 ppm nell'intervallo da -55 ° C a 85 ° C. Anche il livello dei prodotti domestici è elevato, come Pechino Ruihua Xin Technology Development Co., Ltd. ha lanciato l'accuratezza TCXO (32 ~ 40MHz) migliore di ± 1ppm a temperatura ambiente, la frequenza del tasso di invecchiamento del primo anno di ± 1 ppm, frequenza (meccanico) fine tuning ≥ ± 3ppm, consumo energetico ≤120mw. Dispositivi TCXO ad alta stabilità con una precisione di ± 0.05ppm.
Alta precisione, basso consumo energetico e miniaturizzazione sono ancora gli argomenti di ricerca di TCXO. In termini di miniaturizzazione e affettatura, vengono affrontate molte difficoltà, di cui due principali: in primo luogo, la miniaturizzazione renderà più piccola l'oscillazione variabile della frequenza dell'oscillatore a cristallo di quarzo e la compensazione della temperatura sarà più difficile; secondo, dopo il pacchetto di chip Nell'operazione di saldatura reflow, poiché la temperatura di saldatura è molto superiore alla temperatura massima consentita del TCXO, la frequenza dell'oscillatore a cristallo cambia e se le misure localizzate di dissipazione del calore e di raffreddamento non vengono adottate, è difficile da controllare la variazione di frequenza del TCXO a ± 0,5 × 10- 6 seguenti. Tuttavia, il miglioramento del livello tecnico di TCXO non ha raggiunto il limite e il contenuto e il potenziale per l'innovazione sono ancora ampi.
3. Applicazione di TCXO
Il TCXO funge da oscillatore di riferimento per fornire il riferimento di frequenza per il canale di trasmissione e funge anche da oscillatore locale di primo stadio per il canale di ricezione; l'altro TCXO funge da oscillatore locale di secondo stadio e immette il suo segnale di oscillazione sul secondo invertitore. Il telefono cellulare richiede una stabilità di frequenza compresa tra 0,1 e 2,5 ppm (da -30 a + 75 ° C), ma per considerazioni di costo, la specifica tipica è compresa tra 1,5 e 2,5 ppm. Uno dei prodotti rappresentativi TCXO da 12 a 20 MHz per telefoni cellulari è il VC-TCXO-201C1, che utilizza un metodo di compensazione diretta. L'aspetto è mostrato in Fig. 2 (b) ed è prodotto dalla società giapponese KSS.
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