温度补偿晶体振荡器TCXO的构成元件和解决方案

TCXO调整晶体振荡器的频率，以补偿由于温度变化而发生的变化。为此，TCXO的主要元件是贴片压控晶振VCXO。如下图所示，该电路连接到可感测温度并向振荡器施加小的校正电压的电路。

构成整个温度控制振荡器的因素有很多：

补偿网络：

补偿网络是整个系统运行的关键。上面显示了振荡器温度频率响应的近似曲线。实际曲线可以近似地以三阶多项式的形式表示，尽管更精确的表示考虑了一些非线性，并且计算出接近五阶多项式。补偿网络需要感测温度并产生与之相反的电压。

高精度温补晶振TCXO的早期电子设计使用模拟电路，并且经常直接使用包括电容器，电阻器和热敏电阻的电子组件网络来直接控制振荡频率。这种类型的电路包括补偿网络图上的方框和晶体频率拉动方框。即使在今天，也有一些基于模拟的更简单的TCXO。

当前，技术通常采用间接方法，其中在补偿网络中感测温度，并且产生电压，该电压提供与温度曲线相反的频率变化。这可以通过使用一些相对简单的数字处理来实现，通过使用温度与晶体温度成反比的PROM或其他存储器，可以提供更好的线性化。这样可以使曲线的所有部分正确地线性化。

通常，尽管有变化，所以一个单元到另一个单元的晶体曲线相对相似，因此可能会有一点折衷。使用PROM方法可以为每个单独的晶体生成曲线，尽管这会大大增加成本。

在许多情况下，处理电路都包含在特殊的ASIC中，以使其能够针对应用进行定制，同时在电流消耗方面优化性能。

振荡器上拉电路：

一旦产生电压，就将其施加到可以上拉晶体振荡器频率的电路上。通常，RF电路设计包含一个变容二极管和一些低通滤波。

通常，可以将振荡器拉至*大±50ppm，因为这应提供足够的范围以适应温度范围内的频率变化。此外，大多数TCXO都具有调整频率以适应老化的能力。这也需要容纳在晶体振荡器的拉动范围内。

晶体振荡器：

该振荡器电路通常是一种标准的RF电路设计，但旨在提供具有理想驱动电平的晶体的工作条件等。

晶体振荡器旨在实现*佳性能。反馈电平经过优化，可在稳定性，相位噪声和无杂散信号方面提供*佳性能-晶体可以多种模式进行激励，因此需要优化电路以确保杂散信号电平较低。产生。为此的一个关键要素是具有相对较低的反馈水平，但足以确保电路的可靠运行。过多的反馈趋于激发石英晶体中不需要的模式。

振荡器的范围可以在可靠的操作，性能和振荡器可以调整的范围之间取得平衡。调整范围受到性能降低的限制。如果晶体具有很高的Q元素，则只能在性能下降之前将振荡频率修整一定的量。

稳压器：

为了防止外部电压变化引入不必要的频率偏移，整个TCXO均应集成稳压器，而稳压器本身不应引入有害的温度影响。

除此之外，稳压器的输出应具有非常低的噪声。这是因为任何噪声，尖峰等都将倾向于以相位噪声的形式出现在输出上。这些振荡器通常用于需要合理或低水平相位噪声的应用中。因此，电压调节器的性能非常重要。

缓冲放大器：

电子电路设计中需要缓冲放大器，以增加对输出的驱动。尽管增加了一些附加的电子元件，但它将为晶体振荡器本身提供隔离，使其免受可能看到的任何外部负载变化的影响。这将大大提高稳定性，防止实际负载以任何方式拉高频率。

另外，TCXO通常具有外部调节功能，可以定期重置频率。这使得能够消除晶体老化的影响。校准调整之间的时间间隔取决于所需的精度，但通常可能为六个月或一年。如果需要非常高的精度，则可以使用更短的时间。