目前為止TCXO晶振的應(yīng)用可以說(shuō)是十分常見(jiàn)的了，它的作用的使用的產(chǎn)品范圍，很多工程和采購(gòu)都知道，然而你認(rèn)為，我們真的完全了解TCXO溫補(bǔ)晶振，并且已經(jīng)使用得爐火純青了嗎？雖然在電子元件市場(chǎng)上，很容易就能購(gòu)買(mǎi)到符合要求的TCXO，而且價(jià)格算不上高昂，可大多數(shù)人都是知道TCXO晶振表面一層基礎(chǔ)而已。它是如何工作的，有多少種補(bǔ)償方式，有什么功能，也許很多人都是一無(wú)所知，那么接下來(lái)，由晶振廠(chǎng)家金洛鑫電子為大家揭曉！

如果需要的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到溫度穩(wěn)定性要求的時(shí)候，TCXO晶振是一定要其他振蕩器，如SPXO晶振，VCXO振蕩器的。其溫度穩(wěn)定性參數(shù)是頻率隨溫度變化的情況量度再以?xún)煞N方式定義。有一種常用的方式是利用±規(guī)格，比如說(shuō)±0.28ppm，和工作溫度范圍對(duì)應(yīng)，通過(guò)是25℃，-20°C到70°C和-40至85°C是常見(jiàn)的兩種溫度范圍。假如把25℃的頻率設(shè)置成為標(biāo)稱(chēng)值，可能導(dǎo)致設(shè)備的頻率會(huì)偏差或者高于標(biāo)稱(chēng)頻率不超過(guò)±0.28ppm。這和指定溫度穩(wěn)定性不一樣，屬于第二種方式。就算用峰值或者僅±去沒(méi)有參考點(diǎn)的值。在這第二種的情形下，也許我們不知道標(biāo)稱(chēng)頻率會(huì)發(fā)生怎樣的變化，但是總的范圍是知道的，設(shè)備是使用定義參考點(diǎn)的±值指定。

TCXO對(duì)工程師很有用，因?yàn)樗鼈兛梢栽?/span>10到40倍之間的任何地方使用溫度穩(wěn)定性比標(biāo)準(zhǔn)VCXO具有相同的功耗和占用面積板。TCXO彌合了標(biāo)準(zhǔn)XO或VCXO與OCXO恒溫晶振之間的差距，這些差距更大需要更多動(dòng)力才能運(yùn)行。推動(dòng)技術(shù)的目的是降低功耗降低成本，因此TCXO為功耗和成本敏感的應(yīng)用提供了良好的中端解決方案。

圖1是不同石英晶體振蕩器類(lèi)型的典型溫度穩(wěn)定性的示意圖，范圍從標(biāo)準(zhǔn)VCXO的50ppm到高性能OCXO的0.2ppb。軸反轉(zhuǎn)使得曲線(xiàn)在增加溫度穩(wěn)定性的方向上增長(zhǎng).TCXO穩(wěn)定性范圍涵蓋了VCXO和OCXO之間的中間位置（在某些情況下還可以保留一些OCXO性能）。

圖1.各種振蕩器類(lèi)型的溫度穩(wěn)定性范圍

TCXO溫度穩(wěn)定性水平（從5ppm到50ppb）通常是必要的，因?yàn)檎袷幤魇窃跊](méi)有外部頻率的系統(tǒng)中，可以在自由運(yùn)行模式下獨(dú)立運(yùn)行參考，或作為合成器的固定頻率參考，TCXO溫補(bǔ)晶振在開(kāi)環(huán)操作中驅(qū)動(dòng)aDDS（直接數(shù)字合成）以及DDS而非TCXO被“鎖定”到外部參考的位置。

后一種情況（TCXO是開(kāi)環(huán)，頻率在DDS設(shè)置）正變得越來(lái)越普遍，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)他們可以使用DDS解決方案實(shí)現(xiàn)更好的頻率分辨率通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)向TCXO晶振。因?yàn)檗D(zhuǎn)向是在DDS中完成的而不是振蕩器，設(shè)計(jì)師需要能夠?qū)︻l率如何做出某些假設(shè)固定參考值將隨溫度變化，以便他們可以規(guī)劃鎖相的設(shè)計(jì)循環(huán)相應(yīng)。由于靈活性，它們?cè)试S溫度補(bǔ)償晶振用于大量頻率控制應(yīng)用程序，但一個(gè)重要的領(lǐng)域是小型蜂窩基站（femto，micro和pico）被用作定時(shí)分配芯片的固定頻率源。

TCXO如何運(yùn)作：

在非?；镜男g(shù)語(yǔ)中，TCXO CRYSTAL通過(guò)采用感應(yīng)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來(lái)運(yùn)行環(huán)境溫度并將晶體拉至其標(biāo)稱(chēng)值?；菊袷幤麟娐泛洼敵黾?jí)與VCXO中的預(yù)期相同。圖2是簡(jiǎn)化的TCXO功能框圖。

圖2.TCXO功能塊

這個(gè)想法是補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)牽引網(wǎng)絡(luò)，然后調(diào)整振蕩器的頻率。

圖3是發(fā)生了什么的概述-未補(bǔ)償?shù)木w頻率響應(yīng)溫度（紅色）就像一個(gè)三階多項(xiàng)式曲線(xiàn)（如果你采用振蕩器非線(xiàn)性，更像是第五個(gè)），所以補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)為了抵消溫度對(duì)晶體的影響，產(chǎn)生的電壓實(shí)際上是關(guān)于晶體曲線(xiàn)溫度軸的鏡像。補(bǔ)償電壓顯示為藍(lán)色，得到的頻率/溫度曲線(xiàn)以綠色顯示。

圖3.溫度補(bǔ)償

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法隨著時(shí)間而改變。使用的第一種方法之一是直接補(bǔ)償技術(shù)，其中使用熱敏電阻，電容器和電阻器網(wǎng)絡(luò)來(lái)直接控制有源晶振的頻率。溫度的變化會(huì)導(dǎo)致熱敏電阻（圖4中的RT1和RT2）發(fā)生變化，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的等效串聯(lián)電容發(fā)生變化-這反過(guò)來(lái)會(huì)改變晶體上的電容負(fù)載，從而導(dǎo)致振蕩器頻率的變化。

圖4.直接補(bǔ)償

在隨后的開(kāi)發(fā)中（圖5中所示的間接補(bǔ)償）熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)（RT1至RT3）和電阻器（R1至R3）用于產(chǎn)生溫度相關(guān)的電壓。輸出電壓網(wǎng)絡(luò)被過(guò)濾，然后用于驅(qū)動(dòng)變?nèi)荻O管，變換晶體上的負(fù)載，再次產(chǎn)生頻率變化。

圖5間接補(bǔ)償

當(dāng)前的方法將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和拉網(wǎng)絡(luò)集成到集成電路中（如圖6所示），補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的作用由一組總和的運(yùn)算放大器起作用一起產(chǎn)生溫度的3階或5階函數(shù)。與間接補(bǔ)償方法一樣該電壓用于驅(qū)動(dòng)變?nèi)荻O管，進(jìn)而改變振蕩器的輸出頻率。由于晶體特性的變化意味著沒(méi)有“一刀切”的功能，因此在此期間得出了解決方案溫補(bǔ)振蕩器的溫度測(cè)試。兩個(gè)電容器陣列用于在室溫下調(diào)節(jié)頻率到標(biāo)稱(chēng)值，然后在期間獲得溫度補(bǔ)償功能所需的設(shè)置測(cè)試并存儲(chǔ)在片上存儲(chǔ)器中。

圖6綜合補(bǔ)償

最后一種方法通常被稱(chēng)為“數(shù)字控制模擬補(bǔ)償”，并且常見(jiàn)因?yàn)榭梢栽?/span>a中提供的功能量，所以在小型TCXO設(shè)計(jì)中單ASIC。

最后再為大家獻(xiàn)上關(guān)于溫補(bǔ)振蕩器的一些小知識(shí)，首先TCXO系列的很多料號(hào)都不是高頻率的，常用的頻點(diǎn)是12.288MHz，19.200MHz，20.000MHz，26.000MHz，38.400MHz等；在所有振蕩器類(lèi)型中，溫補(bǔ)晶振的精度是最高的，范圍在±0.5ppm~±2.0ppm之間，其他振蕩器大部分都是±10ppm~±100ppm比較多；目前TCXO系列最小的尺寸可以做到1.6*1.2mm，做得比較好的品牌主要有KDS晶振，愛(ài)普生晶振，京瓷晶振，NDK晶振，ECS晶體，TXC晶振等頻率元件制造商。