溫補(bǔ)晶體振蕩器(TCXOs)在當(dāng)今被廣泛使用無線通信系統(tǒng).它們已經(jīng)成為手機(jī)和日益增長的無線PDA產(chǎn)業(yè)的重要組成部分.高端TCXO晶振也是電信和其他行業(yè)的重要組成部分.TCXO和簡單石英晶體振蕩器之間的主要區(qū)別在于TCXO包含額外的電路來校正(補(bǔ)償)晶振的頻率與溫度特性.圖1描述了如何校正晶體的簡單說明.附加補(bǔ)償電路分為三大類:數(shù)字,模擬或模擬/數(shù)字組合.理解數(shù)字和模擬補(bǔ)償之間的差異很重要,因?yàn)樵谀承┣闆r下,它們是不可互換的.下面則是由Crystek晶振集團(tuán)所理解的TCXO晶振.

圖1 : TCXO補(bǔ)償

圖1所示的未補(bǔ)償頻率穩(wěn)定性是典型的AT-cut石英晶振.實(shí)際上,這是一系列曲線,主要是由毛坯切割的角度決定的.這些曲線遵循以下形式的三次方程:

商品TCXOs的頻率穩(wěn)定性從+/-1.5pm至+/-5pm超過-40C至+85C,最標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格是+/-2.5pm超過-30C至+75℃.在0C至+70C,頻率穩(wěn)定性低于+/-1.5ppm是難以實(shí)現(xiàn)的,因此屬于高性能類別.商品TCXOs通常不到8美元,而高性能高精度晶振TCXOs通常是15美元或更多.

商品TCXOs可以用非常小的包裝制造,例如5x3.2x1.5毫米,甚至3.2x2.5x 1毫米,尺寸更小.這些微型振蕩器都是基于ASIC的,用于大批量生產(chǎn).由于使用的是特定的ASIC,晶體振蕩器公司不能提供任何定制,除了家族范圍內(nèi)的頻率.此外,所有這些小TCXOs實(shí)際上都是VC-TCXO振蕩器,也就是說,它們?yōu)殡娬{(diào)諧或偏差提供了引腳.

這些微型TCXOs上的輸出波形選項(xiàng)僅限于限幅正弦波或正弦波.例如,如果你需要HCMOS,它只能在較大的包裝上使用.所有流行的波形選項(xiàng)(正弦波,HCMOS,LVPECL等)都提供高性能TCXOs.) .限幅正弦波相對于其他波形有一個(gè)主要優(yōu)勢:電流汲取.在+3V時(shí),限幅正弦的典型電流最大值為2mA.內(nèi)部限幅正弦驅(qū)動(dòng)器簡單地來源于雙極晶體管的集電極.這意味著振蕩器看到的負(fù)載必須是高阻抗;通常它需要10K歐姆的負(fù)載.限幅正弦驅(qū)動(dòng)器非常適合直接驅(qū)動(dòng)PLL芯片,提供低電流解決方案.

有四種數(shù)字實(shí)現(xiàn)的ed (和一種基本模擬)類型.這些措施如下:

TCXO溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(見圖2 )

圖2 :模擬TCXO

ADTCXO-模擬數(shù)字溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(見圖3,但DAC和邏輯分別用立方函數(shù)和模擬放大器代替)

圖3 :數(shù)字溫度晶體振蕩器.

DTCXO-數(shù)字溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(見圖3 )

MCXO-微處理器補(bǔ)償晶體振蕩器(見圖4 )

圖4 :微處理器補(bǔ)償晶體振蕩器.

DCXO-數(shù)控晶體振蕩器

圖3中的ADTCXO是手機(jī)行業(yè)現(xiàn)在使用的類型,有5.0*3.2mm貼片晶振和更小的版本.由于這些振蕩器體積小,成本低,因此也在所有類型的設(shè)備中進(jìn)行設(shè)計(jì).但是,設(shè)計(jì)者要小心:對于圖3的DTCXO版本和其他數(shù)字實(shí)現(xiàn),當(dāng)振蕩器進(jìn)行校正時(shí),會(huì)出現(xiàn)相位命中(突然的相位變化),因?yàn)樗鼨z測到溫度變化.由于其模擬后端,圖3的ADTCXO版本沒有相位跳變.

在頻率-溫度曲線中,確定振蕩器是否有相位命中或頻率階躍可能不容易看到.獲取頻率與溫度數(shù)據(jù)的一階導(dǎo)數(shù)有助于揭示相位命中.查看相位命中的另一種方法是建立一個(gè)測試,將TCXO用作鎖相環(huán)(PLL)的參考頻率,然后在TCXO隨溫度升高時(shí)監(jiān)控相位檢測器上的誤差電壓.

如果不能被吸收,A大相位沖擊可以解除許多通信鏈路的鎖定.因此,設(shè)計(jì)者必須考慮使用數(shù)字實(shí)現(xiàn)的振蕩器,提前完成盡職調(diào)查.

數(shù)字控制晶體振蕩器(DCXO)在這里沒有顯示為塊,因?yàn)樗梢杂迷S多不同的方式實(shí)現(xiàn).作者將DCXO定義為由設(shè)備的主微處理器校正晶體頻率的任何有源晶振.校正智能可能如下:

1)晶體的頻率.相對于溫度曲線

2)來自外部源的定時(shí)

3)來自外部或內(nèi)部源的參考頻率DCXO的設(shè)計(jì)者可能不想實(shí)現(xiàn)良好TCXO晶振的穩(wěn)定性.例如,他或她可能會(huì)對將+/-25μm晶體補(bǔ)償/校正至+/-5μm而不增加支架成本感到滿意-獨(dú)自一人.使用主微處理器進(jìn)行每種形式的校正的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,可以在發(fā)送時(shí)停止更新,也可以在接收時(shí)停止更新.

表1總結(jié)了TCXOs以及簡單時(shí)鐘( XO )和VCXOs的不同版本,以供比較.

表1 :振蕩器類型穩(wěn)定性和價(jià)格范圍比較

CXOH20-BP-10.000溫度補(bǔ)償晶振,美國有源晶振PPRO30-10.000,PPRO30-40.000石英晶體振蕩器,PPRO30-13.000進(jìn)口TCXO晶振,PPRO30-26.000大體積溫補(bǔ)晶振,CVT25-38.400高精度晶振,3225溫度補(bǔ)償晶振CVT25-13.000,CVT25-19.200貼片有源晶振,CVT25-26.000美國Crysek晶振,CVT25-33.600高性能晶振,大型有源晶振PPRO30-19.200

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