晶振是電路中常用的時(shí)鐘元件,全稱(chēng)是叫晶體振蕩器,它是利用具有壓電效應的石英晶體片制成的。其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率,這個(gè)頻率經(jīng)過(guò)頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線(xiàn)頻率。由于石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩定度高等優(yōu)點(diǎn),被應用于家用電器和通信設備中。石英諧振器因具有極高的頻率穩定性,故主要用在要求頻率十分穩定的振蕩電路中作諧振元件。而本文介紹的是高穩定晶振即恒溫晶振(OCXO),其特性及應用范圍。
高穩定恒溫晶振(OCXO)是裝在恒溫箱的石英晶體振蕩器,它利用恒溫槽使石英晶體諧振器(quartz crystal)的溫度保持恒定,將周?chē)鷾囟茸兓瘜φ袷幤鬏敵鲱l率的影響降低到最小。由于采用了專(zhuān)門(mén)的保護電路和保護措施,OCXO具有超低短期穩定性(<-178dBc),老化率非常低(每年0.05-0.5ppm),其性能不受外界溫度、重力和振動(dòng)等因素的影響。高穩定恒溫晶振(OCXO),由于晶體振蕩器的震蕩頻率會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而變化,故為了保持頻率的穩定性,將晶振控制在一個(gè)恒定的溫度下工作以此來(lái)提高晶振的相頻特性。OCXO是由恒溫槽控制電路和振蕩器電路構成的。通常人們是利用熱敏電阻電橋構成的差動(dòng)串聯(lián)放大器,來(lái)實(shí)現溫度控制。恒溫晶振(OCXO)由于晶體振蕩器的震蕩頻率會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而變化,故為了保持頻率的穩定性,將晶振控制在一個(gè)恒定的溫度下工作以此來(lái)提高晶振的相頻特性。
高穩定恒溫晶振(OCXO)
高穩定恒溫晶振(OCXO)特性:
溫度穩定性:從使用溫控烘箱來(lái)看,OCXO的溫度穩定性比TCXO好很多,當然比普通晶振好很多。
頻率精度:因恒溫晶振(OCXO)的溫度穩定性遠優(yōu)于其他作用的振蕩器,因此將改善的溫度穩定性與高精度石英晶體相匹配以確保高水平的基本精度。
整體性能:因恒溫晶振(OCXO)的溫度穩定性的提高會(huì )增加裝置(烤箱和附加電路以及機械部件)的額外成本,因此整體性能通常會(huì )增強以匹配提高的溫度穩定性。高溫定晶振具有小體積,高性?xún)r(jià)比、壽命長(cháng)、,尤其是秒以下的短期穩定度好,高頻率溫度特性、低相位噪聲特性、超高頻率溫穩定度及低老化漂移特性等特點(diǎn)。具有完善的結構和良好的溫控電路組成。
主要措施有:相位差比較器和軟件鎖相控制器,恒溫槽技術(shù)。且利用鎖相技術(shù)能使之同步于外來(lái)同步基準信號,所以高穩晶振在數字同步網(wǎng)中作為從鐘被大量使用。
高穩定恒溫晶振(OCXO)的頻率-溫度特性:
石英諧振器是高穩定度晶體振蕩器的核心元件,其存在的主要缺陷是頻率會(huì )隨著(zhù)環(huán)境溫度的改變而發(fā)生明顯變化。與此同時(shí),石英諧振器工作過(guò)程中所發(fā)生的溫度變化也會(huì )誘發(fā)晶格的改變,從而導致其頻率發(fā)生變化。石英晶體所具有的溫度特性直接決定了高穩定度晶體振蕩器的溫度特性,總的來(lái)說(shuō),振蕩電路中電阻和電容所出現的溫漂對晶體振蕩器頻率的影響是可以忽略不計的。如今,一般選擇將晶體及外圍電路設定在一個(gè)比較穩定的溫度環(huán)境中,從而形成了一個(gè)恒溫系統,其溫度一般控制在零溫度系數點(diǎn)附近,而且對外圍溫度控制越精確,晶體振蕩器的穩定度越高。
高穩定恒溫晶振(OCXO)典型應用領(lǐng)域:導航、安全通信系統、雷達和戰術(shù)通信系統、航天飛行系統、偵察等領(lǐng)域。