Release date:2019-11-20
無源晶振的頻率隨溫度而變化，溫度成為影響晶體振蕩器穩(wěn)定度最主要的因素，溫度的控制和處理一直是提高晶振穩(wěn)定度的主要手段。為了達(dá)到優(yōu)良的頻率溫度穩(wěn)定性，需要對振蕩器的控溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了[敏感詞]的分析和設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)恒溫晶體振蕩器電路包括溫度控制系統(tǒng)、電源處理系統(tǒng)、振蕩電路、B模抑制、放大電路、整形輸出幾部分，10MHz高穩(wěn)晶振仿真技術(shù)研究：空間電子技術(shù).為了提高晶體振蕩器的穩(wěn)定度在工程應(yīng)用中可以采取多種補(bǔ)償方式，如：利用電容的溫度系數(shù)補(bǔ)償、多晶體互補(bǔ)、熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償、數(shù)字溫度補(bǔ)償、恒溫控制寬溫高穩(wěn)定度的溫度補(bǔ)償技術(shù)：電訊技術(shù)。其中以恒溫控制的精度為[敏感詞]，采用雙層恒溫技術(shù)的DOCXO可以達(dá)到10-9～10-11數(shù)量級。但是存在預(yù)熱時(shí)間長、體積大、功耗高的缺點(diǎn)。為了達(dá)到高精度，低功耗，小體積的要求，采用了恒溫控制為主，溫度補(bǔ)償為輔，先進(jìn)行恒溫控制，再進(jìn)行溫度補(bǔ)償，兩者相結(jié)合的新型OCXO設(shè)計(jì)方案。以恒溫控制為主，采用常規(guī)恒溫控制技術(shù)，把晶體的溫度控制在零溫度系數(shù)點(diǎn)。溫度補(bǔ)償為輔，把由熱敏電阻構(gòu)成的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)放在恒溫槽內(nèi)，用來單調(diào)補(bǔ)償恒溫槽溫度變化帶來的頻率改變。
無源晶振溫控電路設(shè)計(jì)為了達(dá)到較高的頻率溫度穩(wěn)定性的要求，必須對振蕩器的熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行[敏感詞]的設(shè)計(jì)分析。
無源晶振溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)電伺服系統(tǒng)持續(xù)向恒溫槽加熱，通過改變加熱電流來補(bǔ)償環(huán)境溫度的變化。由嵌在恒溫槽中的熱敏電阻來感應(yīng)溫度，該熱敏電阻阻值發(fā)生改.恒溫槽隨外界溫度的變化而產(chǎn)生的變化量為ΔT0，在外界溫度不變的情況下恒溫槽本身還存在溫度的漂移，通常的設(shè)計(jì)中是調(diào)節(jié)恒溫設(shè)置點(diǎn)在上拐點(diǎn)附近，以期達(dá)到理想的效果，但由于ΔT0的存在，必然引起振蕩器輸出頻率的變化。在設(shè)計(jì)中，我們選擇控溫點(diǎn)在上拐點(diǎn)的下降處，在外界溫度由低升高時(shí)，在ΔT0的作用下振蕩器輸出頻率下降，呈現(xiàn)出單調(diào)下降的趨勢。通過對加熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以使ΔT0控制在0.3℃，因SC切無源晶振的溫度頻率曲線在拐點(diǎn)處，溫度每變化1℃，頻率要變化1×10-8數(shù)量級，故理論上晶振的溫頻特性為3×10-9，且為單調(diào)的。
熱敏電阻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的基本原理是變?nèi)荻壒艿慕Y(jié)電容作為負(fù)載電容接入到晶振電路中，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生隨溫度變化的直流電壓，此電壓加到變?nèi)莨苌细淖兤浣Y(jié)電容，從而改變振蕩器的輸出頻率。由于恒溫槽的變化，晶振的輸出頻率呈現(xiàn)下降的趨勢，故要產(chǎn)生向上的頻率變化量。
并實(shí)現(xiàn)了新型無源晶振的補(bǔ)償方法，在傳統(tǒng)恒溫控制的基礎(chǔ)上增加溫度補(bǔ)償，以恒溫控制為主，溫度補(bǔ)償為輔，先進(jìn)行恒溫控制，再進(jìn)行溫度補(bǔ)償，兩者相互結(jié)合，效果顯著，有良好的應(yīng)用前景。采用此方案設(shè)計(jì)的新型恒溫晶體振蕩器體積小，外型尺寸僅為36mm×27mm×12.7mm，其突出特點(diǎn)是高穩(wěn)定，小體積，低功耗，優(yōu)良的短穩(wěn)特性。其性能指標(biāo)通過完善和優(yōu)化有望進(jìn)一步提高。
