溫補晶振的作用與工作原理介紹 - 壹芯微

在所有石英晶體材料做成的頻率器件，均有一定的溫漂，溫漂是晶振的一個重要特性;一般情況下晶振出現溫漂是在室外溫度偏低或者比正常溫度較高的情況下，影響因素有很多：例如天氣、焊接過程中的失誤等等。晶振在工作過程中出現溫漂就會導致產品頻率不穩定，甚至停振的現象，這是比較常見的現象，因此溫補晶振的出現正是為了解決溫漂問題所設計的一款高穩定度的壓電元件，成為彌補石英晶體溫漂的重要手段。

1.簡介

溫補晶振即溫度補償晶體振蕩器(TCXO)，其定義是將壓電石英晶體原有的物理特性(壓電效應下頻率隨溫度成三次曲線變化)，通過外圍電路逆向改變使得石英晶體原有頻率隨溫度的變化，盡可能的變小的一種補償方式所做的石英晶體振蕩器。一般模擬式溫補晶振采用熱敏補償網絡。補償后頻率穩定度在10-7~10-6量級，它有好幾種不同的類型：電壓控制晶體振蕩器(VCXO)、溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、恒溫晶體振蕩器(OCXO)，以及數字補償晶體振蕩器(MCXO或DTCXO)，每種類型都有自己的獨特性能。

溫補晶振

2.作用

一個溫補晶振，可以通過測量溫度，然后自動調整外部的匹配電容矩陣(改變接入的電容值)從而使頻率變得更準確和穩定。用溫度補償的方法減少頻率失真，因為振蕩器工作時由于電阻的作用(晶體管或者集成電路都有內阻)就會有溫升，溫度升高對半導體影響很大，會使半導體的工作點發生飄移從而導致振蕩頻率的變化，這些變化對使用者來說影響很大如無線電通訊、本地時鐘(單片機或者電腦)要求頻率高度穩定，所以開發商生產出具有溫度補償性能的有源振蕩器，這些具有溫度補償的晶體振蕩器頻率變化非常低，可以長期穩定工作提供高穩定性頻率基準。

3.原理

溫補晶振是利用附加的溫度補償電路使由周圍溫度變化產生的振蕩頻率變化量削減的。在TCXO中，對石英晶體振子頻率溫度漂移的補償方法主要有直接補償和間接補償兩種類型：

3.1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，在振蕩器中與石英水晶振子串聯而成的。在溫度變化時，熱敏電阻的阻值和晶體等效串聯電容容值相應變化，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±1pmm時，直接補償方式并不適宜。

3.2間接補償型

間接補償型又分模擬式和數字式兩種類型。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容二極管上，通過晶體振子串聯電容量的變化，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±0.5ppm的高精度，但在3V以下的低電壓情況下受到限制。數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(A/D)變換器，將模擬量轉換成數字量。該法可實現自動溫度補償，使晶體振蕩器頻率穩定度非常高，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。

以上就是溫補晶振的作用與工作原理介紹了。由于其工作溫區寬、頻率穩定度高、功耗低、體積小、可靠性高、達到規定的頻率穩定度所需時間短等優點，目前被大量用于通信產品中，如通信電臺、微波通信設備、程控電話交換機、無線電綜合測試儀、移動電話發射臺等等。

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