工程師意識(shí)到,溫度變化是導(dǎo)致晶體振蕩器頻率漂移的最重要因素。其他影響頻率輸出的變量,例如濕度和壓力,可以通過在真空中或在惰性氣體(如氮?dú)猓┲忻芊獍b晶體來輕松緩解。然而,控制溫度以在晶體振蕩器電路中輸出精確的頻率需要更高水平的電子RF設(shè)計(jì)技巧。
當(dāng)更簡單的TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)不能滿足具有挑戰(zhàn)性的工作環(huán)境對精確頻率控制應(yīng)用的要求時(shí),就需要恒溫晶體振蕩器(OCXO)。所有晶體都有一個(gè)“轉(zhuǎn)折點(diǎn)”,即最佳溫度,在該最佳溫度下,溫度的相等變化將導(dǎo)致頻率的最小變化。
晶體的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是通過將晶體與毛坯切割的角度以及其他晶體設(shè)計(jì)因素來實(shí)現(xiàn)的。在任何情況下,每個(gè)晶振都會(huì)略有不同,并且必須針對每個(gè)生產(chǎn)的器件對轉(zhuǎn)折點(diǎn)或烤箱的設(shè)定溫度進(jìn)行微調(diào)。晶體具有固有的晶格結(jié)構(gòu)。晶體毛坯的切割角對振蕩器性能有很大影響。
入門級恒溫晶體振蕩器(OCXO)使用經(jīng)溫度補(bǔ)償?shù)腁T切割制成的晶體,該晶體具有一定角度,從而使晶格的溫度系數(shù)對晶體性能的影響最小。只要晶體的轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度不需要設(shè)置得太高,AT切點(diǎn)就適合各種應(yīng)用,此時(shí),頻率漂移會(huì)再次增加。
對于更高的轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)用,解決方案是應(yīng)力補(bǔ)償?shù)腟C切割。晶體的切割類似于木工的斜切切割。在-20°C至+ 200C的高溫范圍內(nèi),SC切割優(yōu)于AT切割。FvT(頻率與溫度)性能可以提高五倍之多。SC切割對晶體老化也不太敏感。
與任何電子設(shè)計(jì)一樣,根據(jù)應(yīng)用場合,總會(huì)有不可避免的折衷考慮。有關(guān)頻率與溫度穩(wěn)定性,晶體老化,g靈敏度,初始頻率精度,可用性以及AT和SC切割晶體成本的深入比較,請參見我們的文章。
超穩(wěn)定恒溫晶體振蕩器(OCXO)是由用于面對附加頻率漂移條件以外的溫度變化的應(yīng)用程序的解決方案:
電路元件
晶體管參數(shù)
電源電壓變化
雜散電容
輸出負(fù)載
熱量積聚
振動(dòng)