溫補(bǔ)振蕩器應(yīng)用

溫補(bǔ)振蕩器(TCXO)是利用附件的溫度補(bǔ)償電路以減少環(huán)境溫度對(duì)振蕩頻率的影響。TCXO利用熱敏電阻的溫度敏感性，當(dāng)溫度變化時(shí)，熱敏電阻的阻值和容性負(fù)載同時(shí)發(fā)生變化，而容性負(fù)載的變化會(huì)改變振蕩頻率，從而實(shí)現(xiàn)的對(duì)振蕩頻率的修正。頻率精度和溫度特性遠(yuǎn)高于普通振蕩器，比恒溫晶振差，但不需預(yù)熱，功耗低，從而在野外作業(yè)，移動(dòng)設(shè)備，通訊導(dǎo)航設(shè)備中廣泛應(yīng)用。

溫補(bǔ)晶振振蕩器的發(fā)展

溫補(bǔ)晶振由普通化轉(zhuǎn)換成小型化是一個(gè)過(guò)程,在近十幾年中得到穩(wěn)定長(zhǎng)足發(fā)展，其中在精密TCXO的研究開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)方面，日本居主宰地位。在70年代末汽車(chē)電話(huà)用TCXO的體積達(dá)20 以上，目前的主流的產(chǎn)品降至0.4 ，超小型化的TCXO器件體積僅為0.27。

在30年中，TCXO的體積縮小了50余倍乃至100倍。日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生產(chǎn)的表面貼裝TCXO厚度由4mm降至2mm，在振蕩啟動(dòng)4ms后即可達(dá)到額定振蕩幅度的90%。金石（KSS）集團(tuán)生產(chǎn)的TCXO頻率范圍為2～80MHz，溫度從－10℃到60℃變化時(shí)的穩(wěn)定度為±1ppm或±2ppm；數(shù)字式TCXO的頻率覆蓋范圍為0.2～90MHz，頻率穩(wěn)定度為±0.1ppm（－30℃～ 85℃）。日本東澤通信機(jī)生產(chǎn)的TCO－935/937型片式直接溫補(bǔ)型TCXO晶振，頻率溫度特性（點(diǎn)頻15.36MHz）為±1ppm/－20～ 70℃，在5V±5%的電源電壓下的頻率電壓特性為±0.3ppm，輸出正弦波波形（幅值為1VPP），電流損耗不足2mA，體積1 ，重量?jī)H為1g。PiezoTechnology生產(chǎn)的X3080型TCXO采用表面貼裝和穿孔兩種封裝，正弦波或邏輯輸出，在－55℃～85℃范圍內(nèi)能達(dá)到±0.25～±1ppm的精度。

溫補(bǔ)振蕩器的優(yōu)點(diǎn)

       溫補(bǔ)晶體振蕩器研制項(xiàng)目是根據(jù)產(chǎn)品需求，我司比照國(guó)外某公司系列晶體振蕩器的性能指標(biāo)，開(kāi)展實(shí)現(xiàn)插拔替換的國(guó)產(chǎn)化替代研制項(xiàng)目。該晶振采用全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了溫補(bǔ)晶體振蕩器的小型化，產(chǎn)品的封裝和安裝面積與進(jìn)口產(chǎn)品一致，可以實(shí)現(xiàn)與進(jìn)口產(chǎn)品的插拔替換，而且高度相比進(jìn)口同類(lèi)產(chǎn)品降低了兩毫米。該晶振的頻率溫度穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)相位噪聲都達(dá)到了較高的水平，還具有抗輻照、抗靜電、產(chǎn)品可靠性高，抗振性好等特點(diǎn)，性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)了同類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)品。

溫補(bǔ)振蕩器工作的原理

首先了解晶體的數(shù)學(xué)模型,用負(fù)阻的方法分析了石英晶體振蕩器的起振原理以及補(bǔ)償方法,設(shè)計(jì)了數(shù)字電容陣列可調(diào)頻率晶體振蕩電路,實(shí)現(xiàn)了頻率簡(jiǎn)單可控.帶隙測(cè)溫電路采用了LDO供電和cascode結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了輸出溫度電壓具有高抑制比和準(zhǔn)確性.模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采用了12位逐次逼近型電路,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度適中.LDO為測(cè)溫電路提供了穩(wěn)定的工作電源保證了輸出信號(hào)的穩(wěn)定,通過(guò)間斷性地工作實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的低功耗. 隨著CMOS技術(shù)的發(fā)展,上述的各種電路都可以集成在一塊芯片里面.本文基于集成電路設(shè)計(jì)工具Cadence的軟件環(huán)境,和SMIC的0.35um工藝,設(shè)計(jì)了以上電路,并得到了結(jié)果,驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的可行性.