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TCXO-晶振测量仪器低成本解决方案

点击次数:294     发布时间:2020-12-23

CXO(Temperature Compensate X'tal (crystal) Oscillator) TCXO是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种。1.TCXO的温度补偿方式, 温度补偿型石英晶体谐振器,具有精度高等特点。
温补型晶振分类
在TCXO中,对石英晶体振子频率温度漂移的补偿方法主要有两种。

直接补偿型

直接补偿型TCXO是由热敏电阻和阻容元件组成的温度补偿电路,在振荡器中与石英晶体振子串联而成的。在

温度变化时,热敏电阻的阻值和晶体等效串联电容容值相应变化,从而抵消或削减振荡频率的温度漂移。该补偿方式电路简单,成本较低,节省印制电路板(PCB)尺寸和空间,适用于小型和低压小电流场合。但当要求晶体振荡器精度小于±1ppm时,直接补偿方式并不适宜。

间接补偿型

间接补偿型又分模拟式和数字式两种类型。模拟式间接温度补偿是利用热敏电阻等温度传感元件组成温度-电压变换电路,并将该电压施加到一支与晶体振子相串接的变容二极管上,通过晶体振子串联电容量的变化,对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。该补偿方式能实现±0.5ppm的高精度,但在3V以下的低电压情况下受到限制。数字化间接温度补偿是在模拟式补偿电路中的温度—电压变换电路之后再加一级模/数(A/D)变换器,将模拟量转换成数字量。该法可实现自动温度补偿,使晶体振荡器频率稳定度非常高,但具体的补偿电路比较复杂,成本也较高,只适用于基地站和广播电台等要求高精度化的情况。

常见参数

TCXO常见频点有以下几种:

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

电压在:3.3V 3V 2.8V 1.8V

精度为:0.5PPM 2.5PPM

其中比较常用的是19.2M的VC-TCXO DSA321SCA 19.2M 2ppm 2.8V常用于手机。

发展现状编辑

TCXO在近十几年中得到长足发展,其中在精密TCXO的研究开发与生产方面,日本居和主宰地位。在70年代末汽车电话用TCXO的体积达20?以上,主流产品降至0.4?,超小型化的TCXO器件体积仅为0.27?。在30年中,TCXO的体积缩小了50余倍乃至100倍。日本京瓷公司采用回流焊接方法生产的表面贴装TCXO厚度由4mm降至2mm,在振荡启动4ms后即可达到额定振荡幅度的90%。金石(KSS)集团生产的TCXO频率范围为2~80MHz,温度从-10℃到60℃变化时的稳定度为±1ppm或±2ppm;数字式TCXO的频率覆盖范围为0.2~90MHz,频率稳定度为±0.1ppm(-30℃~+85℃)。日本东泽通信机生产的TCO-935/937型片式直接温补型TCXO,频率温度特性(点频15.36MHz)为±1ppm/-20~+70℃,在5V±5%的电源电压下的频率电压特性为±0.3ppm,输出正弦波波形(幅值为1VPP),电流损耗不足2mA,体积1?,重量仅为1g。PiezoTechnology生产的X3080型TCXO采用表面贴装和穿孔两种封装,正弦波或逻辑输出,在-55℃~85℃范围内能达到±0.25~±1ppm的精度。国内的产品水平也较高,如北京瑞华欣科技开发有限公司推出的TCXO(32~40MHz)在室温下精度优于±1ppm,年的频率老化率为±1ppm,频率(机械)微调≥±3ppm,电源功耗≤120mw。高稳定度的TCXO器件,精度可达±0.05ppm。高精度、低功耗和小型化,仍然是TCXO的研究课题。在小型化与片式化方面,面临不少困难,其中主要的有两点:一是小型化会使石英晶体振子的频率可变幅度变小,温度补偿更加困难;二是片式封装后在其回流焊接作业中,由于焊接温度远高于TCXO的大允许温度,会使晶体振子的频率发生变化,若不采限局部散热降温措施,难以将TCXO的频率变化量控制在±0.5×10-6以下。但是,TCXO的技术水平的提高并没进入到极限,创新的内容和潜力仍较大。

系统应用

石英晶体振荡器的发展及其在无线系统中的应用

由于TCXO具有较高的频率稳定度,而且体积小,在小电流下能够快速启动,其应用领域重点扩展到移动通信系统。TCXO作为基准振荡器为发送信道提供频率基准,同时作为接收通道的级本机振荡器;另一只TCXO作为第2级本机振荡器,将其振荡信号输入到第2变频器。通信设备要求的频率稳定度为0.1~2.5ppm(-30~+75℃),但出于成本上的考虑,通常选用的规格为1.5~2.5ppm。通信设备用12~20MHz的TCXO代表性产品之一是VC-TCXO-201C1,采用直接补偿方式。

通用计频器U6200A / U6220A  

1、 频率范围可达DC-400MHz,内建6GHz Channel 3

2、 每秒12位的准确量测

3、 40ps时间间隔解析度

4、 特有万用特色

5、 完整的数学运算功能及简易的操作面板

6、 快速量测及特殊应用

7、 免费的远端操控软体及常用的SCPI指令

8、 U6200A / U6220A 规格表

9、 标準配件及选购配件   

10、注意 : U6220A 没有提供的功能,字体反绿

11、位解析含6GHz频率量测

本公司根据ISO9004製程所生產出的U6200A万用计频器能够提供每秒12位数频率解析(见Figure-1)、40 ps时间间隔解析,以及完整的测试与分析功能。另外,本產品还内建di三频道,可量测频率从375 MHz到6GHz,而di一和di二频道,可量测频率从1 mHz到 to 400 MHz。 JJ的万用特色

本產品U6200A也提供了其它不错的功能及设计,例如:频率比率(每秒11位)、时间间隔、週期(2.5 ns至1000 s)、 工作週期、脉衝宽度、上升/下降时间、峰值电压(100 Hz到300 MHz)、相位、总计、时基温度变化稳定度 (小於 1 PPM)、老化率(每年小於 2 PPM)、时基参考(I/O见Figure-2)、前端完全隔离。另外还提供20组记忆空间,让使用者储存常用的设定(见Figure-3)。

完整的数学运算功能及简易的操作面板

本產品U6200A内建统计及数学运算功能。使用者可以做一般量测、同步量测、中间值统计、小值统计、三角函数统计及标準差统计(见Figure-4)。以及运用Scale & Offset功能按键,使用者可依实际应用加入补偿值。而要完成以上操作并依需求输入数值,使用者只要轻易地利用本產品面板上的数字键即可。再者,本公司為了使用者操作方便,将功能按键设计成当功能啟用时,按键便会亮起(见Figure-5)。

快速量测及特殊应用

本產品U6200A採用即时数位讯号进程技术,即可在分析数据之际,同时读取新值并做快速量测。值得一提的是「限制模式」,使用者可以依需求设定小界值,并透过面板设定成Go-On或Stop,再开啟USB Output,此时只要量测值超过所设定的范围,U6200A就会依设定继续或停止量测,同时送出讯号触发外部装置(见Figure-6)。

免费的远端操控软体及常用的SCPI指令

使用者除了可以透过微软Excel应用软体(见图九),经由内建的USB或选购的GPIB介面取得资料,还可以利用U6200A支援网路伺服器功能,将内建的乙太网路连结PC,并在PC上的网路瀏览器中键入预设的位址192.168.0.247,使用者便可透过图像使用者介面GUI(见Figure 10)操控U6200A。另外,靠著与安捷伦53132A相容的SCPI指令集,U6200A能够在应用上提供使用者熟悉的语法字串。相关指令集讯息,请参照使用U6200A使用手册di七章节。

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