TCXO系統(tǒng)應用

石英晶體振蕩器的發(fā)展及其在無線系統(tǒng)中的應用

由于TCXO具有較高的頻率穩(wěn)定度，而且體積小，在小電流下能夠快速啟動，其應用領域重點擴展到移動通信系統(tǒng)。TCXO作為基準振蕩器為發(fā)送信道提供頻率基準，同時作為接收通道的第一級本機振蕩器；另一只TCXO作為第2級本機振蕩器，將其振蕩信號輸入到第2變頻器。移動電話要求的頻率穩(wěn)定度為0.1～2.5ppm（－30～ 75℃），但出于成本上的考慮，通常選用的規(guī)格為1.5～2.5ppm。移動電話用12～20MHz的TCXO代表性產(chǎn)品之一是VC－TCXO－201C1，采用直接補償方式。2100433B

TCXO在近十幾年中得到長足發(fā)展，其中在精密TCXO的研究開發(fā)與生產(chǎn)方面，日本居領先和主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達20"_blank" href="/item/日本京瓷公司/2499009" data-lemmaid="2499009">日本京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4ms后即可達到額定振蕩幅度的90%。金石（KSS）集團生產(chǎn)的TCXO頻率范圍為2～80MHz，溫度從－10℃到60℃變化時的穩(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℃）。日本東澤通信機生產(chǎn)的TCO－935/937型片式直接溫補型TCXO，頻率溫度特性（點頻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"_blank" href="/item/石英晶體/9831014" data-lemmaid="9831014">石英晶體振子的頻率可變幅度變小，溫度補償更加困難；二是片式封裝后在其回流焊接作業(yè)中，由于焊接溫度遠高于TCXO的最大允許溫度，會使晶體振子的頻率發(fā)生變化，若不采限局部散熱降溫措施，難以將TCXO的頻率變化量控制在±0.5×10－6以下。但是，TCXO的技術水平的提高并沒進入到極限，創(chuàng)新的內(nèi)容和潛力仍較大。

TCXO常見頻點有以下幾種：

10MHz 、12.8MHz 、13MHz、 14.4MHz、 14.7456MHz 、15.36MHz 、16MHz 、16.368MHz 、16.367667MHz、 16.369MHz、 16.8MHz 、18.432MHz 、19.2MHz 、 19.44MHz 、19.68MHz、 19.8MHz 、20MHz 、 21.250MHZ、 24.5535MHZ 、 26MHZ 、 30MHz、 32MHz、 38.4MHz、

尺寸有: 5.0*3.2mm 3.2*2.5mm 2.5*2mm

電壓在：3.3V 3V 2.8V 1.8V

精度為：0.5PPM 2.5PPM

其中比較常用的是19.2M的VC-TCXO DSA321SCA 19.2M 2ppm 2.8V常用于手機。

在TCXO中，對石英晶體振子頻率溫度漂移的補償方法主要有兩種。

TCXO直接補償型

直接補償型TCXO是由熱敏電阻和阻容元件組成的溫度補償電路，在振蕩器中與石英晶體振子串聯(lián)而成的。在溫度變化時，熱敏電阻的阻值和晶體等效串聯(lián)電容容值相應變化，從而抵消或削減振蕩頻率的溫度漂移。該補償方式電路簡單，成本較低，節(jié)省印制電路板（PCB）尺寸和空間，適用于小型和低壓小電流場合。但當要求晶體振蕩器精度小于±1ppm時，直接補償方式并不適宜。

TCXO間接補償型

間接補償型又分模擬式和數(shù)字式兩種類型。模擬式間接溫度補償是利用熱敏電阻等溫度傳感元件組成溫度－電壓變換電路，并將該電壓施加到一支與晶體振子相串接的變?nèi)荻O管上，通過晶體振子串聯(lián)電容量的變化，對晶體振子的非線性頻率漂移進行補償。該補償方式能實現(xiàn)±0.5ppm的高精度，但在3V以下的低電壓情況下受到限制。數(shù)字化間接溫度補償是在模擬式補償電路中的溫度—電壓變換電路之后再加一級模/數(shù)（A/D）變換器，將模擬量轉換成數(shù)字量。該法可實現(xiàn)自動溫度補償，使晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度非常高，但具體的補償電路比較復雜，成本也較高，只適用于基地站和廣播電臺等要求高精度化的情況。

TCXO在近十幾年中得到長足發(fā)展，其中在精密TCXO的研究開發(fā)與生產(chǎn)方面，日本居領先和主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達20以上，目前的主流產(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4ms后即可達到額定振蕩幅度的90%。金石（KSS）集團生產(chǎn)的TCXO頻率范圍為2～80MHz，溫度從－10℃到60℃變化時的穩(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℃）。日本東澤通信機生產(chǎn)的TCO－935/937型片式直接溫補型TCXO，頻率溫度特性（點頻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，重量僅為1g。PiezoTechnology生產(chǎn)的X3080型TCXO采用表面貼裝和穿孔兩種封裝。

溫度補償晶體振蕩器在近十幾年中得到長足發(fā)展，其中在精密tcxo的研究開發(fā)與生產(chǎn)方面，日本居領先和主宰地位。在70年代末汽車電話用tcxo的體積達20 以上，主流產(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4ms后即可達到額定振蕩幅度的90%。金石（kss）集團生產(chǎn)的tcxo頻率范圍為2～80mhz，溫度從－10℃到60℃變化時的穩(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℃）。日本東澤通信機生產(chǎn)的tco－935/937型片式直接溫補型tcxo，頻率溫度特性（點頻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 ，重量僅為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)能達到±0.25～±1ppm的精度。國內(nèi)的產(chǎn)品水平也較高，如北京瑞華欣科技開發(fā)有限公司推出的tcxo（32～40mhz）在室溫下精度優(yōu)于±1ppm，第一年的頻率老化率為±1ppm，頻率（機械）微調≥±3ppm，電源功耗≤120mw。高穩(wěn)定度的tcxo器件，精度可達±0.05ppm。

高精度、低功耗和小型化，仍然是tcxo的研究課題。在小型化與片式化方面，面臨不少困難，其中主要的有兩點：一是小型化會使石英晶體振子的頻率可變幅度變小，溫度補償更加困難；二是片式封裝后在其回流焊接作業(yè)中，由于焊接溫度遠高于tcxo的最大允許溫度，會使晶體振子的頻率發(fā)生變化，若不采限局部散熱降溫措施，難以將tcxo的頻率變化量控制在±0.5×10－6以下。但是，tcxo的技術水平的提高并沒進入到極限，創(chuàng)新的內(nèi)容和潛力仍較大。

石英晶體振蕩器的發(fā)展及其在無線系統(tǒng)中的應用，由于tcxo具有較高的頻率穩(wěn)定度，而且體積小，在小電流下能夠快速啟動，其應用領域重點擴展到移動通信系統(tǒng)。tcxo作為基準振蕩器為發(fā)送信道提供頻率基準，同時作為接收通道的第一級本機振蕩器；另一只tcxo作為第2級本機振蕩器，將其振蕩信號輸入到第2變頻器。移動電話要求的頻率穩(wěn)定度為0.1～2.5ppm（－30～ 75℃），但出于成本上的考慮，通常選用的規(guī)格為1.5～2.5ppm。移動電話用12～20mhz的tcxo代表性產(chǎn)品之一是vc－tcxo－201c1，采用直接補償方式，，由日本金石（kss）公司生產(chǎn)。