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惠源晶工

发布日期:2019-11-20

  无源晶振的频率随温度而变化,温度成为影响晶体振荡器稳定度最主要的因素,温度的控制和处理一直是提高晶振稳定度的主要手段。为了达到优良的频率温度稳定性,需要对振荡器的控温结构进行了精确的分析和设计。传统恒温晶体振荡器电路包括温度控制系统、电源处理系统、振荡电路、B模抑制、放大电路、整形输出几部分,10MHz高稳晶振仿真技术研究:空间电子技术.为了提高晶体振荡器的稳定度在工程应用中可以采取多种补偿方式,如:利用电容的温度系数补偿、多晶体互补、热敏电阻网络补偿、数字温度补偿、恒温控制宽温高稳定度的温度补偿技术:电讯技术。其中以恒温控制的精度为最高,采用双层恒温技术的DOCXO可以达到10-9~10-11数量级。但是存在预热时间长、体积大、功耗高的缺点。为了达到高精度,低功耗,小体积的要求,采用了恒温控制为主,温度补偿为辅,先进行恒温控制,再进行温度补偿,两者相结合的新型OCXO设计方案。以恒温控制为主,采用常规恒温控制技术,把晶体的温度控制在零温度系数点。温度补偿为辅,把由热敏电阻构成的补偿网络放在恒温槽内,用来单调补偿恒温槽温度变化带来的频率改变。

  无源晶振温控电路设计为了达到较高的频率温度稳定性的要求,必须对振荡器的热结构进行精确的设计分析。

无源晶振温度控制系统是一个电伺服系统持续向恒温槽加热,通过改变加热电流来补偿环境温度的变化。由嵌在恒温槽中的热敏电阻来感应温度,该热敏电阻阻值发生改.恒温槽随外界温度的变化而产生的变化量为ΔT0,在外界温度不变的情况下恒温槽本身还存在温度的漂移,通常的设计中是调节恒温设置点在上拐点附近,以期达到理想的效果,但由于ΔT0的存在,必然引起振荡器输出频率的变化。在设计中,我们选择控温点在上拐点的下降处,在外界温度由低升高时,在ΔT0的作用下振荡器输出频率下降,呈现出单调下降的趋势。通过对加热结构的优化,可以使ΔT0控制在0.3℃,因SC切无源晶振的温度频率曲线在拐点处,温度每变化1℃,频率要变化1×10-8数量级,故理论上晶振的温频特性为3×10-9,且为单调的。

  热敏电阻补偿网络的基本原理是变容二级管的结电容作为负载电容接入到晶振电路中,补偿网络产生随温度变化的直流电压,此电压加到变容管上改变其结电容,从而改变振荡器的输出频率。由于恒温槽的变化,晶振的输出频率呈现下降的趋势,故要产生向上的频率变化量。

  并实现了新型无源晶振的补偿方法,在传统恒温控制的基础上增加温度补偿,以恒温控制为主,温度补偿为辅,先进行恒温控制,再进行温度补偿,两者相互结合,效果显著,有良好的应用前景。采用此方案设计的新型恒温晶体振荡器体积小,外型尺寸仅为36mm×27mm×12.7mm,其突出特点是高稳定,小体积,低功耗,优良的短稳特性。其性能指标通过完善和优化有望进一步提高。