隨著近年來OCXO振蕩器在市場(chǎng)上的需求量越來越大,引發(fā)許多人對(duì)OCXO的好奇心,在大多數(shù)人的印象里,恒溫晶體振蕩器是一種體積大,看起來笨重的,但性能和成本極高的頻率控制元器件.甚至有人認(rèn)為OCXO比較神秘,因?yàn)榱私獾娜撕苌?/span>,對(duì)晶振不熟悉的甚至可能不知道有這種振蕩器,始終保留著一層神秘感.OCXO晶振的制造工藝確實(shí)會(huì)更復(fù)雜,因?yàn)樗男阅茏饔梅浅８?/span>,要求比較高的高端產(chǎn)品大部分都需要用到,目前海外許多制造商也正在加緊研發(fā),縮小OCXO尺寸的技術(shù),而且發(fā)展還算順利.

無論如何,OCXO到底是什么?有什么好處?什么時(shí)候應(yīng)該在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用?這篇問題以及更多內(nèi)容將在本文中得到解答.不,OCXO不代表八達(dá)通'指揮木琴管弦樂隊(duì),如果這是你的想法.OCXO實(shí)際上代表Oven Controlled Crystal(Xtal)振蕩器.OCXO是功耗最高的石英晶體振蕩器.其他類型的石英晶體振蕩器包括TCXO晶振,VCXO晶振和普通的XO晶振.

OCXO振蕩器的工作原理(和優(yōu)點(diǎn))

將精細(xì)調(diào)節(jié)的石英晶體(達(dá)到特定的中心頻率)放置在類似烤箱的裝置中.該烤箱經(jīng)過高精度加熱和控制,溫度與上轉(zhuǎn)折點(diǎn)頻率與溫度相匹配.烤箱的全部原因(并保持溫度在翻轉(zhuǎn)溫度下)是為了保護(hù)石英晶振免受外部溫度變化的影響.這些外部溫度變化會(huì)導(dǎo)致石英晶體偏離其所需的中心頻率.

在OCXO內(nèi)部切割石英晶體的方式也會(huì)影響其性能.石英晶體被切割成”AT切割”或”SC切割”.SC切割的主要優(yōu)點(diǎn)是它提供了整體更好的頻率穩(wěn)定性.這是因?yàn)?/span>SC切割對(duì)動(dòng)態(tài)溫度變化缺乏瞬態(tài)響應(yīng),這是由于缺乏應(yīng)力敏感性.與未經(jīng)烘烤的石英晶體相比,OCXO的頻率與溫度穩(wěn)定性相比可提高約100倍.OCXO以提供卓越的短期穩(wěn)定性而聞名.

OCXO振蕩器的穩(wěn)定性如何?

下表列出了從最穩(wěn)定到最不穩(wěn)定的常見振蕩器/原子鐘的穩(wěn)定性等級(jí).

正如您所看到的,當(dāng)涉及到普通石英晶體振蕩器和時(shí)鐘的穩(wěn)定性時(shí),OCXO正處于中間位置.但是,原子鐘包含OCXO很常見.這允許原子鐘提供良好的長(zhǎng)期和短期穩(wěn)定性.僅原子鐘通常僅提供更長(zhǎng)期的穩(wěn)定性.將OCXO與原子鐘配對(duì)可以提供出色的頻率參考解決方案.

OCXO振蕩器的最大缺點(diǎn)

正如我們之前提到的,更高的功耗是OCXO的主要缺點(diǎn)之一.這種缺點(diǎn)通常使OCXO不適合電池應(yīng)用.此外,OCXO在上電后達(dá)到指定的溫度范圍之前需要幾分鐘的顯著預(yù)熱時(shí)間.這與XO和TCXO不同,XO有源晶振和TCXO可以在啟動(dòng)時(shí)立即達(dá)到其指定的頻率穩(wěn)定性.在啟動(dòng)/預(yù)熱期間,OCXO的功耗當(dāng)然更高,但在達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)緩慢穩(wěn)定.OCXO數(shù)據(jù)表中通常列出預(yù)熱和穩(wěn)態(tài)功耗.值得注意的是,OCXO功耗與外部溫度成反比.

說到溫度.....如果OCXO的外部溫度超過最高工作溫度會(huì)怎樣?那么,烤箱的調(diào)節(jié)變得無效.OCXO的內(nèi)部功耗要求石英晶體的溫度略高于最高工作溫度.因此,如果發(fā)生這種情況,OCXO將依靠晶體本身的溫度穩(wěn)定性.很多時(shí)候,OCXO與具有更高精度的時(shí)鐘同步.這種連接通常有兩種操作狀態(tài):

1.同步狀態(tài)

2.保持狀態(tài)

當(dāng)時(shí)鐘和OCXO在系統(tǒng)中解鎖時(shí),系統(tǒng)切換到保持狀態(tài).在這種情況下,系統(tǒng)需要依賴于OCXO的內(nèi)部性能.在此期間保持穩(wěn)定取決于許多因素,但主要貢獻(xiàn)者是長(zhǎng)期穩(wěn)定性(老化)和溫度依賴性.一個(gè)很好的例子是衛(wèi)星接收器(如GPS,GLONASS,GALILEO或BEIDOU)通過輸出每秒1個(gè)脈沖(PPS)來訓(xùn)練OCXO晶振.然后,該PPS將OCXO轉(zhuǎn)向同步.如果衛(wèi)星系統(tǒng)保持鎖定狀態(tài),網(wǎng)絡(luò)中的所有時(shí)鐘都可以實(shí)現(xiàn)很好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性(通常為1x10-12).但如果系統(tǒng)在任何時(shí)間段內(nèi)解鎖,OCXO將幫助在停機(jī)期間保持連接/通信.

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