難以分清OCXO與TCXO晶振的技術應用
現(xiàn)代化高端產(chǎn)品的設計方案中,少不了一顆TCXO晶振或者OCXO振蕩器,前者是溫度補償型的,后者是恒定溫度型的,聽起來好像差不多,所以很多人分不清楚二者的區(qū)別,其實OCXO和TCXO系列的差別很大,讀完這篇文章,別再說它們是一樣的了。即使因為IC技術提升,OCXO與TCXO的功能相差不是很大,使很多工程師都不知道該用哪種比較好?其作用和技術感覺更模糊了,所以今天金洛鑫電子特意從技術的角度,來進行比較,幫助廣大新老客戶可以分辨和有效選擇對自己產(chǎn)品更有利的振蕩器。
本應用筆記中提供的數(shù)據(jù)來自市售的現(xiàn)成產(chǎn)品。供應商之間的確切數(shù)字會有所不同,但總體趨勢和近似值應該相似。在選擇合適的設備之前要審查的關鍵問題是頻率穩(wěn)定性的變化以及校準和長期穩(wěn)定性所需的調(diào)整(老化)。作為TCXO,OCXO對這些影響的敏感度只有四分之一。在考慮有源晶振的使用壽命時應考慮到這一點。
OCXO和TCXO晶振技術之間的當前分界線在所需溫度范圍內(nèi)約為0.28PPM。TCXO用于Stratum3應用的開發(fā)帶來了溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定性的進步-接近OCXO傳統(tǒng)上實現(xiàn)的穩(wěn)定性。由于這兩種技術都可用于應用程序,因此確定哪種技術最適合給定應用程序可能會令人困惑。
下表概述了OCXO和TCXO產(chǎn)品之間需要考慮的差異。通常,當尺寸和功率對應用至關重要時,TCXO是首選。這些往往是手持式或電池供電的設備。就頻率穩(wěn)定性而言,OCXO石英晶體振蕩器是一款更強大的產(chǎn)品。這種類型的產(chǎn)品往往更適合通信/網(wǎng)絡應用。表A應該有助于指導設計人員為應用選擇最合適的技術。
TCXO技術:
VCXO是一種壓控晶振,其電壓控制引腳具有校正電壓。該電壓隨溫度變化,使頻率回到標稱值。該應用程序在規(guī)范的整個頻率范圍內(nèi)運行晶體。任何與晶體相關的問題(如耦合模式)都無法校正,并疊加在最終的頻率-溫度曲線上。這使得晶體的設計和制造成為TCXO的一個難點和關鍵部分。大多數(shù)TCXO都需要電壓控制功能。這允許精確設置頻率,調(diào)整長期老化以及將設備鎖相到其他源的能力。該功能VCTCXO(壓控溫補晶體振蕩器)通過調(diào)節(jié)晶體的負載電容來工作。對于TCXO的嚴格公差,應考慮這些調(diào)整所做的更改。用于調(diào)節(jié)頻率的電容器具有溫度系數(shù),并且該溫度系數(shù)改變電容器的標稱值隨溫度變化。這種變化對晶體的補償有影響。在精度較低的TCXO晶振中,這通常被忽略,但是當TCXO精度達到并超過0.5ppm時,這些影響不能再被忽略。在典型應用中,需要將單位從0.5-2ppm調(diào)整為精確校準。然后,該設備需要調(diào)整以實現(xiàn)長期穩(wěn)定性(老化)。
調(diào)整溫度補償晶振進行1.0ppm的校準和3ppm的長期老化可以將補償改為50-125ppb。當規(guī)格接近或低于0.25ppm時,這開始接近補償限值的50%。在高精度應用中使用TCXO時,這可能是一個重要問題。
下圖顯示了校準到精確頻率的石英晶振的頻率-溫度數(shù)據(jù)。然后將頻率調(diào)整為±4和±8ppm。然后將這些圖偏移以進行比較。電容器的這種效應對晶體曲線具有旋轉效應,并且改變補償水平。曲線圖顯示溫度范圍越寬:應用越精確,電壓控制功能的影響越大。
OCXO技術:
Ovenized Crystal Oscillators(OCXO)通常用于高精度頻率應用。這種方法將晶體和相關的振蕩器電路加熱到晶體的上轉折點。下圖顯示了OCXO晶振應用中使用的上轉折點的一部分。
制造這些振蕩器的晶體,使得上轉折點高于指定的最高溫度范圍。晶體和相關電路被加熱到并保持晶體上該點周圍的窄溫度窗口,并且該器件在該溫度下被調(diào)諧到頻率。
溫度穩(wěn)定的環(huán)境具有一些固有的優(yōu)點。這種方法大大降低了之前談到的溫度系數(shù)效應。上圖顯示了當EFC改變±4ppm和±8ppm(類似于溫補晶振)時OCXO的頻率溫度特性。數(shù)據(jù)顯示,與TCXO(50-100ppb)相比,OCXO與控制電壓變化相關的穩(wěn)定性在5-10ppb范圍內(nèi)。
OCXO晶振具有在非常窄的溫度窗口上運行晶體的額外優(yōu)勢,通常為幾度或更低。這大大降低了激發(fā)晶體中不需要的模式的機會。這種方法的最大缺點是設備的尺寸和功率要求。隨著技術的發(fā)展,這些設備的尺寸和功率要求都在不斷下降。
除了工藝技術和設計開發(fā)不一樣,OCXO振蕩器和TCXO振蕩器的應用范圍并不是有很多的區(qū)別,基本上都是用于通信設備,網(wǎng)絡模塊,無線,航空航天,交通系統(tǒng),導航雷達,控制器,船舶呼叫系統(tǒng),工業(yè)機械和軍事設備等高級產(chǎn)品領域。OCXO恒溫晶振和TCXO晶體振蕩器的外觀幾乎完全不一樣,OCXO的尺寸一般比較大,有9*14mm,25.4*25.4mm,58.2*58.2mm體積的,很少有7.0*5.0mm小尺寸的,有插件型和貼片型的,看上去比較笨重。而TCXO晶振的尺寸要小很多,基本都是SMT,尺寸最大是7.0*5.0mm,型號也不多見,最小的現(xiàn)在已經(jīng)有1.6*1.2mm了,是已有的振蕩器封裝里最小的。
相關技術支持
- FCD-Tech石英晶體F2520A-30-50-K-30-F-34.000MHz術語和定義理論
- ECS許多應用需要石英振蕩器ECS-100AX-110.5和其他定時解決方案
- Abracon超小型ABS05-32.768KHZ-T音叉晶體專為節(jié)能MCU而優(yōu)化
- Bliley壓控晶振BVCS5-24.000MHZMDN-ABCBT如何工作?
- Microchip用于嵌入式系統(tǒng)的新型PIC18F06Q20微控制器(MCU)
- Golledge下一代GSRFTA0942A頻率控制5G網(wǎng)絡的解決方案
- CTS最新推出的OCXO完美應用于各個領域
- 遙遙領先的Harmony Electronics Corp.用水晶增強安全駕駛
- 了解遙遙領先的SIWARD希華晶體振蕩器
- 領先全球Skyworks晶振為下一代Wi-Fi 6/6E設備提供前所未有的能效