溫補振蕩器的溫度補償原理及未來方向

客戶經(jīng)常會問：什么是溫補晶振？它和一般石英晶體振蕩器有何區(qū)別？溫補晶振是一種石英振蕩器，與普通石英晶體振蕩器不同的是它的精度和穩(wěn)定性都要高些，它對晶振頻率可以起到一個溫度補償?shù)淖饔?。比如說在某些高溫的環(huán)境下，有些產(chǎn)品會因為高溫出現(xiàn)不良的現(xiàn)象，嚴重甚至?xí)?dǎo)致整個產(chǎn)品癱瘓，在這種情況下就會用到溫補晶振。其原理是通過感應(yīng)周圍環(huán)境溫度，將溫度信息做適當(dāng)變換后控制晶振的輸出頻率，以求達到穩(wěn)定輸出頻率的效果。它可以在天氣溫度變化中起到一個互相補助的作用，遇到氣溫低的情況它會根據(jù)本身的溫度補償電路來補償由周圍溫度變化產(chǎn)生出的振蕩頻率偏差，從而保護產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

溫補晶振內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為石英晶體振蕩回路和溫度補償網(wǎng)絡(luò)兩部分。石英晶體振蕩器的頻率溫度特性主要由晶體諧振器的頻率溫度特性決定。傳統(tǒng)的TCXO是通過采用模擬器件進行補償，即通過改變振蕩回路中的負載電容等模擬器件，使其隨溫度而變化來補償晶體諧振器由于環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的頻率漂移。這也叫模擬式溫度補償。隨著溫度補償技術(shù)的發(fā)展，很多采用數(shù)字化補償技術(shù)的TCXO逐漸開始出現(xiàn)，這種數(shù)字化補償?shù)臏匮a晶振又叫DTCXO；還有一種用單片機進行補償?shù)臏匮a晶振我們稱之為MCXO。數(shù)字化補償技術(shù)可實現(xiàn)晶振自動溫度補償，使石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度非常高。并且能夠適應(yīng)更寬的工作溫度范圍。但具體的補償電路比較復(fù)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。因此，通常我們使用的都是采用的模擬式間接溫度補償?shù)臏匮a晶振。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，溫補晶振取得了可喜的進步。目前晶振行業(yè)知名的晶振廠家絕大部分都有自主生產(chǎn)溫補晶振產(chǎn)品，其中SJK晶科鑫是溫補晶振產(chǎn)品做得最齊全的晶振廠家之一，專業(yè)生產(chǎn)石英晶振，晶振產(chǎn)品型號眾多，頻點齊全，其中SJK溫補晶振被廣泛應(yīng)用于如北斗定位系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀、智能手機、RFID產(chǎn)品等多個領(lǐng)域。不同的產(chǎn)品所采用的頻率不盡相同，北斗定位用高精度溫補晶振所采用的頻率主要為10MHz和16.32MHz；GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀用高精度溫補晶振則為16.368MHz、16.369MHz、16.367667MHz和26MHz等頻率；而智能手機上主要用到的溫補晶振頻率為19.2MHz和26MHz；RFID產(chǎn)品上用的溫補晶振頻率是20MHz、24MHz和25MHz等。隨著晶振向小型化趨勢不斷發(fā)展，溫補晶振的尺寸也越來越小，相同頻率的溫補晶振在晶振的體積上也有多個選擇。然而，雖然各大溫補晶振市場廠家均已實現(xiàn)2520、2016體積的小體積TCXO產(chǎn)品。目前市場上用的比較多的還是3225、2520尺寸的溫補晶振。

未來溫補晶振的發(fā)展方向是向小型化、片式化、高精度和高穩(wěn)定度方向不斷發(fā)展，實現(xiàn)晶振的低噪聲、高頻化以及低功耗。近年來，國內(nèi)的溫補晶振產(chǎn)品水平得到了很大的提高，實現(xiàn)了在室溫下精度優(yōu)于±1ppm，第一年的頻率老化率為±1ppm，頻率（機械）微調(diào)≥±3ppm，電源功耗≤120mw。最高精度可達±0.05ppm。由此可見，溫補晶振的技術(shù)水平還有很大的提升空間，創(chuàng)新的內(nèi)容和潛力還很大。然而，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不能一蹴而就，它將伴隨整個電子行業(yè)的發(fā)展一同前行。