Pletronics振蕩器TCXO和OCXO的技術(shù)比較

集成電路技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致了OCXO和TCXO的增強，模糊了它們的歷史差異。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這兩種振蕩器的功能使得許多設(shè)計者很難確定哪種技術(shù)適合于特定的應(yīng)用。本應(yīng)用程序說明旨在為設(shè)計者提供OCXO和TCXO的比較，以幫助做出更智能的選擇，并實現(xiàn)給定應(yīng)用程序的最佳性能。

目前OCXO和TCXO技術(shù)之間的分界線是在所需溫度范圍內(nèi)約0.28PPM。TCXO晶體振蕩器用于第3層應(yīng)用的發(fā)展導(dǎo)致了穩(wěn)定性在溫度范圍內(nèi)的進(jìn)步——接近傳統(tǒng)上由OCXO所實現(xiàn)的穩(wěn)定性。由于這兩種技術(shù)都可用于應(yīng)用程序，決定哪種最適合給定的應(yīng)用程序可能會感到困惑。

1， TCXO技術(shù)

TCXO是一種對電壓控制引腳施加校正電壓的電壓控制石英晶體振蕩器。這個電壓隨溫度變化，使頻率回到標(biāo)稱頻率。這個應(yīng)用程序在規(guī)范的整個頻率范圍內(nèi)練習(xí)晶體。任何與晶體相關(guān)的問題，如耦合模式，都不能被糾正，并被疊加在由此產(chǎn)生的頻率-溫度曲線上。這使得晶體的設(shè)計和制造成為TCXO中一個困難和關(guān)鍵的部分。

大多數(shù)的TCXO晶振都需要一個電壓控制功能。這允許精確設(shè)置頻率，調(diào)整長期老化，并能夠相鎖設(shè)備到其他來源。該函數(shù)VCTCXO，（電壓控制的溫度補償晶體振蕩器）通過調(diào)整呈現(xiàn)給晶體的負(fù)載電容來工作。這些調(diào)整所做的改變應(yīng)考慮到TCXO的嚴(yán)格差。用于調(diào)節(jié)頻率的電容器具有溫度系數(shù)，該溫度系數(shù)隨溫度改變電容器的標(biāo)稱值。這種變化對晶體的補償有影響。在精度較低的TCXO貼片晶振中，這通常被忽略，但由于TCXO的精度滿足和超過0.5 ppm的水平，這些影響不能再被忽略。在典型的應(yīng)用中，單位需要從0.5-2 ppm調(diào)整，以進(jìn)行精確校準(zhǔn)。然后需要調(diào)整設(shè)備以保證長期穩(wěn)定性（老化）。

圖1顯示了一個被校準(zhǔn)到精確頻率的設(shè)備的頻率-溫度數(shù)據(jù)。然后調(diào)整頻率為+/- 4和+/-8 ppm。然后對這些圖進(jìn)行偏移以進(jìn)行比較。電容器的這種效應(yīng)對晶體曲線有旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，補償水平發(fā)生了變化。圖中顯示的溫度范圍越廣：應(yīng)用越精確，來自電壓控制功能的影響就越大。

Pletronics振蕩器TCXO和OCXO的技術(shù)比較

調(diào)整一個TCXO石英晶振為1.0ppm的校準(zhǔn)和3ppm的長期老化可以改變補償50-125 ppb。當(dāng)規(guī)格接近或低于0.25ppm時，這就開始接近補償限制的50%。當(dāng)在高精度應(yīng)用程序中使用TCXO時，這可能是一個重大的問題。

2 ，OCXO技術(shù)

恒溫晶體振蕩器（OCXO）通常用于高精度頻率應(yīng)用。這種方法加熱晶體和相關(guān)的振蕩器電路到晶體的上轉(zhuǎn)折點。圖2顯示了在OCXO應(yīng)用程序中使用的上轉(zhuǎn)折點的部分。

這些振蕩器的晶體是制造的，所以上轉(zhuǎn)折點高于最高指定的溫度范圍。晶體和相關(guān)的電路被加熱到，并在晶體上的該點附近保持一個狹窄的溫度窗口，并且器件被調(diào)諧到該溫度下的頻率。

溫度穩(wěn)定的環(huán)境具有一些固有的優(yōu)勢。這種方法大大降低了之前提到的溫度系數(shù)效應(yīng)。圖#3顯示了當(dāng)EFC改變+/-4 ppm和+/- 8 ppm時，OCXO晶振的頻率溫度特性。數(shù)據(jù)顯示，OCXO與控制電壓變化相關(guān)的穩(wěn)定性在5-10 ppb范圍內(nèi)，而TCXO為50-100 ppb。

OCXO還有一個額外的優(yōu)勢，就是在一個非常狹窄的溫度窗口，通常是幾度或更少。這大大減少了在晶體中激發(fā)不必要的模式的機會。這種方法最大的缺點是設(shè)備的大小和功率要求。隨著技術(shù)的發(fā)展，這些設(shè)備的尺寸和功率需求繼續(xù)減少。

Pletronics振蕩器TCXO和OCXO的技術(shù)比較

3，總結(jié)

本申請說明中的數(shù)據(jù)取自商業(yè)上的現(xiàn)成產(chǎn)品。確切的數(shù)字在供應(yīng)商之間會有所不同，但一般的趨勢和近似的大小應(yīng)該是相似的。在選擇合適的設(shè)備之前，需要審查的關(guān)鍵問題是頻率穩(wěn)定性的變化，以及為校準(zhǔn)和長期穩(wěn)定性所需的調(diào)整，（老化）。OCXO恒溫晶振對這些效應(yīng)的敏感性只有TCXO的四分之一。在考慮到產(chǎn)品的使用壽命時，應(yīng)考慮到這一點。

下表概述了OCXO和TCXO產(chǎn)品之間需要考慮的差異。一般來說，當(dāng)大小和功率對應(yīng)用程序至關(guān)重要時，TCXO是首選的。這些設(shè)備往往是手持式或電池驅(qū)動的設(shè)備。OCXO晶振在頻率穩(wěn)定性方面是一個更穩(wěn)健的產(chǎn)品。這種類型的產(chǎn)品往往更適合于通信/網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。表A應(yīng)該可以幫助指導(dǎo)設(shè)計者為該應(yīng)用程序選擇最合適的技術(shù)。