Le TCXO est un oscillateur à quartz qui réduit la quantité de variation de la fréquence d'oscillation due aux changements de température ambiante grâce à un circuit de compensation de température supplémentaire.
1. Méthode de compensation de température de TCXO
Dans le TCXO, il existe deux types de méthodes de compensation directe et indirecte pour compenser la dérive de fréquence de l'oscillateur à quartz:
(1) Compensation directe
Le type à compensation directe TCXO est un circuit de compensation de température composé d'une thermistance et d'un élément RC, qui est formé en série avec un oscillateur à quartz dans un oscillateur. Lorsque la température change, la résistance de la thermistance et la capacité du condensateur série équivalent en cristal changent en conséquence, annulant ou réduisant ainsi la dérive de température de la fréquence d'oscillation. Le circuit de compensation présente un circuit simple et un faible coût, et permet d'économiser la taille et l'espace d'une carte de circuit imprimé (PCB), et convient aux applications de petite et moyenne tension et à faible courant. Cependant, lorsque la précision de l'oscillateur à quartz est inférieure à ± 1 μm, la méthode de compensation directe n'est pas appropriée. (2) Type de compensation indirecte
La compensation indirecte est divisée en deux types: analogique et numérique. La compensation de température indirecte analogique utilise un élément de détection de température tel qu'une thermistance pour former un circuit de conversion température-tension et applique la tension à une diode à capacité variable connectée en série avec un oscillateur à quartz et la capacité varie en série à travers l'oscillateur. , compenser la dérive de fréquence non linéaire de l'oscillateur à quartz. Cette méthode de compensation peut atteindre une précision élevée de ± 0.5ppm, mais elle est limitée dans des conditions de basse tension inférieures à 3V. La compensation de température indirecte numérique est un convertisseur analogique-numérique (A / N) suivi d'un circuit de conversion de température en tension dans un circuit de compensation analogique pour convertir des quantités analogiques en quantités numériques. Cette méthode permet d'obtenir une compensation automatique de température, de sorte que la stabilité de la fréquence oscillateur cristallin est très élevée, mais le circuit de compensation spécifique est plus complexe, le coût est plus élevé uniquement pour les stations de base et les stations radio.
2. Statut de développement TCXO
TCXO a fait de grands progrès au cours des dix dernières années, parmi lesquelles le Japon dirige et domine dans la recherche, le développement et la production de précision TCXO. À la fin des années 1970, le volume de TCXO utilisés dans les téléphones automobiles atteignait plus de 20 angströms, les produits grand public des TCXO tombaient à 0,4 et la taille des TCXO ultra-compacts n'était que de 0,27. En 30 ans, le volume de TCXO a diminué de 50 fois, voire 100 fois. L'épaisseur du TCXO de montage en surface produit par la société japonaise de céramique utilisant la méthode de brasage par refusion est réduite de 4 mm à 2 mm et l'amplitude d'oscillation nominale peut atteindre 90% après 4 ms de démarrage d'oscillation. La plage de fréquences du TCXO produit par le groupe KSS est de 2 à 80 MHz, et la stabilité lorsque la température passe de -10 ° C à 60 ° C est de ± 1 ppm ou de ± 2 ppm; la couverture de fréquence du TCXO numérique est de 0.2 à 90MHz, et la stabilité de fréquence est de ± 0.1ppm (-30 ° C ~ + 85 ° C). TCO-935/937 Type de puce TCXO à compensation de température directe produit par Tozawa Telecommunications Co., Ltd. du Japon, caractéristiques de fréquence et de température (fréquence de spot 15,36 MHz) de ± 1ppm / -20 à + 70 ° C, à une alimentation tension de 5V ± 5% La caractéristique fréquence-tension est ± 0,3ppm, la forme d'onde sinusoïdale de sortie (amplitude 1VPP), la perte de courant est inférieure à 2mA et le poids est seulement 1g. Le X3080 TCXO de PiezoTechnology est disponible dans des boîtiers à montage en surface ou traversant, avec une onde sinusoïdale ou une sortie logique, et peut atteindre une précision de ± 0,25 à ± 1 ppm sur une plage de -55 ° C à 85 ° C. Le niveau de produits domestiques est également élevé, tels que Pékin Ruihua Xin Technology Development Co., Ltd a lancé la précision TCXO (32 ~ 40MHz) mieux que ± 1ppm à température ambiante, la fréquence du taux de vieillissement de la première année de ± 1ppm, fréquence réglage mécanique (mécanique) ≥ ± 3ppm, consommation d'énergie ≤120mw. Dispositifs TCXO à haute stabilité avec une précision de ± 0,05ppm.
Haute précision, faible consommation d'énergie et miniaturisation sont toujours les thèmes de recherche de TCXO. En termes de miniaturisation et de tranchage, de nombreuses difficultés sont rencontrées, dont deux principales: Premièrement, la miniaturisation rendra plus petite l'amplitude de la fréquence de l'oscillateur à quartz et la compensation de la température sera plus difficile; Deuxièmement, après l'opération de soudage par refusion, puisque la température de soudage est beaucoup plus élevée que la température maximale admissible du TCXO, la fréquence de l'oscillateur à quartz change, et si les mesures de dissipation thermique et de refroidissement localisées ne sont pas adoptées, difficile de contrôler la variation de fréquence du TCXO à ± 0,5 × 10-6 suivant. Cependant, l'amélioration du niveau technique de TCXO n'a pas atteint la limite, et le contenu et le potentiel d'innovation sont encore importants.
3. Application de TCXO
Le TCXO sert d'oscillateur de référence pour fournir la référence de fréquence pour le canal de transmission et sert également d'oscillateur local de premier étage pour le canal de réception; l'autre TCXO sert d'oscillateur local de deuxième étage et envoie son signal d'oscillation au deuxième onduleur. Le téléphone mobile nécessite une stabilité de fréquence de 0,1 à 2,5 ppm (-30 à + 75 ° C), mais pour des considérations de coût, la spécification type est de 1,5 à 2,5 ppm. L'un des produits représentatifs TCXO de 12 à 20 MHz pour téléphones mobiles est le VC-TCXO-201C1, qui utilise une méthode de compensation directe. L'apparence est représentée sur la figure 2 (b) et est produite par la société japonaise KSS.
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