关于新颖石英晶振频率控制技术

石英晶振此款频率元件被广泛用于各种跟电子相关产品的领域范围内.多年来,频率控制技术的发展一直在稳步推进.虽然许多变化都是技术自然演进的结果,但主要驱动因素是制造能力的提高,降低成本的要求以及对更小尺寸,更大稳定性,降低功耗和更快启动的各种技术要求.

基于石英的设备,主要是体声波(BAW)设备,长期以来一直是比较所有商用时钟源的标准.石英晶体作为频率控制的非常稳定,高质量谐振器的历史已有很好的文献记载并得到普遍认可.基于石英的频率控制装置的频率对温度响应,老化,抖动和相位噪声特性在工业上均有详细记录.然而,缺乏对这些特性与利用新技术的频率控制装置的简明技术比较.为了在微机电系统和其他器件之间建立一个与已建立的石英基器件的基准.下面由康比电子大家带来研究的2个设备和方法2个设备和方法,本研究将标准测量技术应用于以下设备的相同测试条件下,以提供性能和能力的直接比较:

一,微机电系统一级振荡器(制造商一)

二,微机电系统二级振荡器(制造商二)

三,以石英晶体为谐振器的可编程M/N倍频器振荡器(制造商三)

四,无石英晶体振荡器——无任何外部谐振器的温度补偿L/C振荡器(由Pletronics Crystal公司制造,QF55系列)五,传统石英(体声波)时钟振荡器(由Pletronics Crystal公司制造,SM55系列)

此处给出的结果基于既定的频率控制测量技术,这些技术采用了2012年研究这些器件时市场上可买到的当前测试技术.除非另有说明,所有测试都在相同的条件下进行.

图1

2.OCXO技术

耐热晶体振荡器通常用于高精度频率应用.这种方法将晶体和相关振荡器电路加热到石英晶振的上转折点.图2显示了OCXO晶振应用中使用的上转折点部分.

图2

温度稳定的环境有一些固有的优点.这种方法大大降低了前面提到的温度系数效应.图3显示了当EFC变化为+/-4ppm和+/-8ppm时,OCXO的频率-温度特性,类似于TCXO.数据显示,与50-100ppb的TCXO相比,OCXO与控制电压变化相关的稳定性在5-10ppb的范围内.

图3

3,摘要

本应用笔记中提供的数据取自市售现成产品.供应商之间的确切数字会有所不同,但总体趋势和大致数量应该是相似的.在选择合适的器件之前,需要审查的关键问题是频率稳定性的变化以及校准和长期稳定性(老化)所需的调整.OCXO对这些影响的敏感度只有TCXO晶振的四分之一.在考虑产品的寿命时,应该考虑到这一点.

3.1表

上表概述了OCXO和TCXO产品之间需要考虑的差异.通常,当尺寸和功率对应用至关重要时,TCXO是首选.这些往往是手持式或电池供电的设备.就频率稳定性而言,OCXO是一款更强大的产品.这种产品更适合通信/网络应用.表A应该有助于指导设计者为那里的应用选择合适的技术.