El TCXO es un oscilador de cristal de cuarzo que reduce la cantidad de cambio en la frecuencia de oscilación debido a los cambios de temperatura ambiente a través de un circuito de compensación de temperatura adicional.
1. Método de compensación de temperatura de TCXO
En el TCXO, hay dos tipos de métodos de compensación directa e indirecta para compensar la deriva de frecuencia del oscilador de cristal de cuarzo:
(1) Compensación directa
El tipo de compensación directa TCXO es un circuito de compensación de temperatura compuesto por un termistor y un elemento RC, que se forma en serie con un oscilador de cristal de cuarzo en un oscilador. Cuando la temperatura cambia, la resistencia del termistor y la capacitancia del condensador de la serie equivalente de cristal cambian en consecuencia, cancelando o reduciendo la deriva de la temperatura de la frecuencia de oscilación. El circuito de compensación tiene un circuito simple y de bajo costo, y ahorra el tamaño y espacio de una placa de circuito impreso (PCB), y es adecuado para aplicaciones de pequeño y bajo voltaje y de corriente pequeña. Sin embargo, cuando la precisión del oscilador de cristal es inferior a ± 1 μm, el método de compensación directa no es adecuado. (2) tipo de compensación indirecta
La compensación indirecta se divide en dos tipos: analógica y digital. La compensación de temperatura indirecta analógica usa un elemento sensor de temperatura como un termistor para formar un circuito de conversión de temperatura y voltaje, y aplica la tensión a un diodo de capacitancia variable conectado en serie con un oscilador de cristal y la capacitancia cambia en serie a través del oscilador de cristal. , compensar la deriva de frecuencia no lineal del oscilador de cristal. Este método de compensación puede alcanzar una alta precisión de ± 0.5ppm, pero está limitado en condiciones de bajo voltaje por debajo de 3V. La compensación de temperatura indirecta digital es un convertidor analógico a digital (A / D) seguido de un circuito de conversión de temperatura a voltaje en un circuito de compensación analógica para convertir cantidades analógicas en cantidades digitales. Este método puede lograr compensación de temperatura automática, por lo que la estabilidad de la frecuencia del oscilador de cristal es muy alta, pero el circuito de compensación específico es más complejo, el costo es mayor, solo para estaciones base y estaciones de radio y otros requisitos de condiciones de alta precisión.
2. Estado de desarrollo TCXO
TCXO ha progresado mucho en los últimos diez años, entre los cuales Japón lidera y domina la investigación, el desarrollo y la producción de TCXO de precisión. A fines de la década de 1970, el volumen de TCXO utilizados en teléfonos automotrices alcanzó más de 20 angstroms, los productos principales de los TCXO cayeron a 0,4, y el tamaño de los dispositivos TCXO ultracompactos fue de solo 0,27. En 30 años, el volumen de TCXO se ha reducido en 50 veces o incluso 100 veces. El grosor de la superficie de montaje TCXO producida por la empresa japonesa de cerámicas utilizando el método de soldadura por reflujo se reduce de 4 mm a 2 mm, y la amplitud de oscilación nominal puede alcanzar el 90% después de 4 ms de inicio de oscilación. El rango de frecuencia de TCXO producido por el Grupo KSS es de 2 a 80 MHz, y la estabilidad cuando la temperatura cambia de -10 ° C a 60 ° C es de ± 1 ppm o ± 2 ppm; la cobertura de frecuencia del TCXO digital es de 0.2 a 90MHz, y la estabilidad de frecuencia es de ± 0.1 ppm (-30 ° C ~ + 85 ° C). TCO-935/937 Tipo de chip TCXO de temperatura directa compensada producido por Tozawa Telecommunications Co., Ltd. de Japón, características de frecuencia y temperatura (frecuencia de spot 15.36MHz) de ± 1ppm / -20 a + 70 ° C, en una fuente de alimentación voltaje de 5V ± 5% La característica de frecuencia-voltaje es ± 0.3ppm, la onda de onda sinusoidal de salida (amplitud 1VPP), la pérdida de corriente es menor que 2mA, y el peso es solo de 1g. El X3080 TCXO de PiezoTechnology está disponible en paquetes de montaje superficial y de orificio pasante, con salida de onda sinusoidal o lógica, y puede alcanzar una precisión de ± 0,25 a ± 1 ppm en el rango de -55 ° C a 85 ° C. El nivel de productos nacionales también es alto, como Beijing Ruihua Xin Technology Development Co., Ltd. lanzó TCXO (32 ~ 40MHz) precisión mejor que ± 1ppm a temperatura ambiente, la frecuencia de la tasa de envejecimiento del primer año de ± 1ppm, frecuencia (ajuste mecánico) ≥ ± 3ppm, consumo de energía ≤120mw. Dispositivos TCXO de alta estabilidad con una precisión de ± 0.05ppm.
La alta precisión, el bajo consumo de energía y la miniaturización siguen siendo los temas de investigación de TCXO. En términos de miniaturización y corte, se enfrentan muchas dificultades, de las cuales dos principales son: Primero, la miniaturización hará que la amplitud variable de frecuencia del oscilador de cristal de cuarzo sea más pequeña, y la compensación de temperatura será más difícil; segundo, después del paquete de chips En la operación de soldadura por reflujo, dado que la temperatura de soldadura es mucho mayor que la temperatura máxima permisible del TCXO, la frecuencia del oscilador de cristal cambia, y si no se adoptan las medidas de disipación de calor y refrigeración localizadas, difícil controlar la variación de frecuencia del TCXO a ± 0.5 × 10-6 siguiente. Sin embargo, la mejora del nivel técnico de TCXO no ha llegado al límite, y el contenido y el potencial de innovación aún son grandes.
3. Aplicación de TCXO
El TCXO sirve como el oscilador de referencia para proporcionar la referencia de frecuencia para el canal de transmisión y también sirve como el oscilador local de primera etapa para el canal de recepción; el otro TCXO sirve como el oscilador local de segunda etapa e introduce su señal de oscilación en el segundo inversor. El teléfono móvil requiere una estabilidad de frecuencia de 0.1 a 2.5 ppm (-30 a + 75 ° C), pero por consideraciones de costo, la especificación típica es de 1.5 a 2.5 ppm. Uno de los productos representativos TCXO de 12 a 20 MHz para teléfonos móviles es el VC-TCXO-201C1, que utiliza un método de compensación directa. La apariencia se muestra en la Fig. 2 (b) y es producida por la compañía japonesa KSS.
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