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專業(yè)解說振蕩器中溫度系數(shù)振蕩器

來源:常州金壇精達(dá)儀器制造有限公司   2014年03月05日 10:23  
      專業(yè)解說溫度系數(shù)振蕩器。

     1.溫度系數(shù)振蕩器是指一種振蕩器,它的振蕩頻率與溫度之間有一個(gè)特定的關(guān)系,即不同的溫度對(duì)應(yīng)不同的振蕩頻率。反之,測(cè)量出振蕩器的輸出頻率,就可測(cè)量出溫度值。

      2.高溫度系數(shù)振蕩器:它的振蕩頻率受溫度的影響很大,溫度稍有變化,頻率就會(huì)變化很多,即對(duì)溫度敏感,多用于溫度傳感器。

      3.低溫度系數(shù)振蕩器:它的振蕩頻率受溫度的影響很小,即使溫度變化很大,它的頻率也基本不變。石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器分非溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)、電壓控制晶體振蕩器(VCXO)、恒溫控制式晶體振蕩器(OCXO)和數(shù)字化/μp補(bǔ)償式晶體振蕩器(DCXO/MCXO)等幾種類型。其中,無溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器是Z簡單的一種,在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)中,稱其為標(biāo)準(zhǔn)封裝晶體振蕩器(SPXO)?,F(xiàn)以SPXO為例,簡要介紹一下石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)與工作原理。

      石英晶體,有天然的也有人造的,是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器,它只有借助于有源激勵(lì)和無源電抗網(wǎng)絡(luò)方可產(chǎn)生振蕩。SPXO主要是由品質(zhì)因數(shù)(Q)很高的晶體諧振器(即晶體振子)與反饋式振蕩電路組成的。石英晶體振子是振蕩器中的重要元件,晶體的頻率(基頻或n次諧波頻率)及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。石英晶體諧振器的基本結(jié)構(gòu)、(金屬殼)封裝及其等效電路如圖1所示。

      只要在晶體振子板極上施加交變電壓,就會(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng),此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí),就會(huì)發(fā)生壓電諧振,從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。與金屬板之間的靜電電容;L、C為壓電諧振的等效參量;R為振動(dòng)磨擦損耗的等效電阻。石英晶體諧振器存在一個(gè)串聯(lián)諧振頻率fos(1/2π),同時(shí)也存在一個(gè)并聯(lián)諧振頻率fop(1/2π)。由于Co?C,fop與fos之間之差值很小,并且R?ωOL,R?1/ωOC,所以諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q非常高(可達(dá)數(shù)百萬),從而使石英晶體諧振器組成的振蕩器頻率穩(wěn)定度十分高,可達(dá)10-12/日。石英晶體振蕩器的振蕩頻率既可近似工作于fos處,也可工作在fop附近,因此石英晶體振蕩器可分串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。用石英晶體諧振器及其等效電路,取代LC振蕩器中構(gòu)成諧振回路的電感(L)和電容(C)元件,則很容易理解晶體振蕩器的工作原理。

      SPXO的總精度(包括起始精度和隨溫度、電壓及負(fù)載產(chǎn)生的變化)可以達(dá)到±25ppm。SPXO既無溫度補(bǔ)償也無溫度控制措施,其頻率溫度特性幾乎*由石英晶體振子的頻率溫度特性所決定。在0~70℃范圍內(nèi),SPXO的頻率穩(wěn)定度通常為20~1000ppm,SPXO可以用作鐘頻振蕩器。

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