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        TCXO-晶振測量儀器低成本解決方案

        點擊次數:342     發布時間:2020-12-23

        CXO(Temperature Compensate X'tal (crystal) Oscillator) TCXO是通過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一種。1.TCXO的溫度補償方式, 溫度補償型石英晶體諧振器,具有精度高等特點。
        溫補型晶振分類
        在TCXO中,對石英晶體振子頻率溫度漂移的補償方法主要有兩種。

        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,在振蕩器中與石英晶體振子串聯而成的。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±1ppm時,直接補償方式并不適宜。

        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。

        常見參數

        TCXO常見頻點有以下幾種:

        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

        電壓在:3.3V 3V 2.8V 1.8V

        精度為:0.5PPM 2.5PPM

        其中比較常用的是19.2M的VC-TCXO DSA321SCA 19.2M 2ppm 2.8V常用于手機。

        發展現狀編輯

        TCXO在近十幾年中得到長足發展,其中在精密TCXO的研究開發與生產方面,日本居和主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達20?以上,主流產品降至0.4?,超小型化的TCXO器件體積僅為0.27?。在30年中,TCXO的體積縮小了50余倍乃至100倍。日本京瓷公司采用回流焊接方法生產的表面貼裝TCXO厚度由4mm降至2mm,在振蕩啟動4ms后即可達到額定振蕩幅度的90%。金石(KSS)集團生產的TCXO頻率范圍為2~80MHz,溫度從-10℃到60℃變化時的穩定度為±1ppm或±2ppm;數字式TCXO的頻率覆蓋范圍為0.2~90MHz,頻率穩定度為±0.1ppm(-30℃~+85℃)。日本東澤通信機生產的TCO-935/937型片式直接溫補型TCXO,頻率溫度特性(點頻15.36MHz)為±1ppm/-20~+70℃,在5V±5%的電源電壓下的頻率電壓特性為±0.3ppm,輸出正弦波波形(幅值為1VPP),電流損耗不足2mA,體積1?,重量僅為1g。PiezoTechnology生產的X3080型TCXO采用表面貼裝和穿孔兩種封裝,正弦波或邏輯輸出,在-55℃~85℃范圍內能達到±0.25~±1ppm的精度。國內的產品水平也較高,如北京瑞華欣科技開發有限公司推出的TCXO(32~40MHz)在室溫下精度優于±1ppm,年的頻率老化率為±1ppm,頻率(機械)微調≥±3ppm,電源功耗≤120mw。高穩定度的TCXO器件,精度可達±0.05ppm。高精度、低功耗和小型化,仍然是TCXO的研究課題。在小型化與片式化方面,面臨不少困難,其中主要的有兩點:一是小型化會使石英晶體振子的頻率可變幅度變小,溫度補償更加困難;二是片式封裝后在其回流焊接作業中,由于焊接溫度遠高于TCXO的大允許溫度,會使晶體振子的頻率發生變化,若不采限局部散熱降溫措施,難以將TCXO的頻率變化量控制在±0.5×10-6以下。但是,TCXO的技術水平的提高并沒進入到極限,創新的內容和潛力仍較大。

        系統應用

        石英晶體振蕩器的發展及其在無線系統中的應用

        由于TCXO具有較高的頻率穩定度,而且體積小,在小電流下能夠快速啟動,其應用領域重點擴展到移動通信系統。TCXO作為基準振蕩器為發送信道提供頻率基準,同時作為接收通道的級本機振蕩器;另一只TCXO作為第2級本機振蕩器,將其振蕩信號輸入到第2變頻器。通信設備要求的頻率穩定度為0.1~2.5ppm(-30~+75℃),但出于成本上的考慮,通常選用的規格為1.5~2.5ppm。通信設備用12~20MHz的TCXO代表性產品之一是VC-TCXO-201C1,采用直接補償方式。

        通用計頻器U6200A / U6220A  

        1、 頻率范圍可達DC-400MHz,內建6GHz Channel 3

        2、 每秒12位的準確量測

        3、 40ps時間間隔解析度

        4、 特有萬用特色

        5、 完整的數學運算功能及簡易的操作面板

        6、 快速量測及特殊應用

        7、 免費的遠端操控軟體及常用的SCPI指令

        8、 U6200A / U6220A 規格表

        9、 標準配件及選購配件   

        10、注意 : U6220A 沒有提供的功能,字體反綠

        11、位解析含6GHz頻率量測

        本公司根據ISO9004製程所生產出的U6200A萬用計頻器能夠提供每秒12位數頻率解析(見Figure-1)、40 ps時間間隔解析,以及完整的測試與分析功能。另外,本產品還內建di三頻道,可量測頻率從375 MHz到6GHz,而di一和di二頻道,可量測頻率從1 mHz到 to 400 MHz。 JJ的萬用特色

        本產品U6200A也提供了其它不錯的功能及設計,例如:頻率比率(每秒11位)、時間間隔、週期(2.5 ns至1000 s)、 工作週期、脈衝寬度、上升/下降時間、峰值電壓(100 Hz到300 MHz)、相位、總計、時基溫度變化穩定度 (小於 1 PPM)、老化率(每年小於 2 PPM)、時基參考(I/O見Figure-2)、前端完全隔離。另外還提供20組記憶空間,讓使用者儲存常用的設定(見Figure-3)。

        完整的數學運算功能及簡易的操作面板

        本產品U6200A內建統計及數學運算功能。使用者可以做一般量測、同步量測、中間值統計、小值統計、三角函數統計及標準差統計(見Figure-4)。以及運用Scale & Offset功能按鍵,使用者可依實際應用加入補償值。而要完成以上操作并依需求輸入數值,使用者只要輕易地利用本產品面板上的數字鍵即可。再者,本公司為了使用者操作方便,將功能按鍵設計成當功能啟用時,按鍵便會亮起(見Figure-5)。

        快速量測及特殊應用

        本產品U6200A採用即時數位訊號進程技術,即可在分析數據之際,同時讀取新值并做快速量測。值得一提的是「限制模式」,使用者可以依需求設定小界值,并透過面板設定成Go-On或Stop,再開啟USB Output,此時只要量測值超過所設定的范圍,U6200A就會依設定繼續或停止量測,同時送出訊號觸發外部裝置(見Figure-6)。

        免費的遠端操控軟體及常用的SCPI指令

        使用者除了可以透過微軟Excel應用軟體(見圖九),經由內建的USB或選購的GPIB介面取得資料,還可以利用U6200A支援網路伺服器功能,將內建的乙太網路連結PC,并在PC上的網路瀏覽器中鍵入預設的位址192.168.0.247,使用者便可透過圖像使用者介面GUI(見Figure 10)操控U6200A。另外,靠著與安捷倫53132A相容的SCPI指令集,U6200A能夠在應用上提供使用者熟悉的語法字串。相關指令集訊息,請參照使用U6200A使用手冊di七章節。

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