20世紀70年代后期實現(xiàn)了的微型TCXO補償系統(tǒng)技術的進步

自石英晶體問世以來,各大晶振廠家不斷追求提高溫度穩(wěn)定性,當?shù)谝慌w振蕩器建于20世紀20年代時,唯一能展現(xiàn)的晶體就是溫度性能差,AT切割晶體是邁向制造的溫度補償重要的一步,直到20世紀40年代中期晶體的老化與溫度特性得到了改善,但是包裝的不良和晶圓的設計缺陷使其具有嚴重的活動傾角和耦合.到20世紀70年代后期才實現(xiàn)了TCXO晶振集成電路技術的進步使得實現(xiàn)補償系統(tǒng)變得切實可行.

熱敏電阻/電阻TCXO一直是主流晶體振蕩器溫度補償50年,通過一個或多個熱敏電阻的網(wǎng)絡取消電壓控制的頻率與溫度的變化石英晶體振蕩器,隨著負溫度的提高系數(shù)熱敏電阻使其成為可能補償晶體的精度更高,在1961年補償比就更大了超過100比1,可以補償40ppm的溫度達到0.4 ppm的水平,如今實現(xiàn)優(yōu)于0.5 ppm的穩(wěn)定性也需要多次使用至少三個熱敏電阻進行溫度運行和重復網(wǎng)絡調(diào)整.一些嘗試使用電阻調(diào)整或熱敏電阻靈敏度的數(shù)字調(diào)整自動完成補償過程已經(jīng)取得了一定的成功.

隨著大規(guī)模集成的能力不斷擴大,可以包括更多的溫度補償?shù)絾蝹€IC所需的功能.這導致了當前這一代ASIC允許構建僅具有兩個組件的精密模擬TCXO:ASIC加上石英晶體.為TCXO應用而出現(xiàn)的最新器件是結合精度的復雜的大規(guī)模IC模擬功能,非易失性數(shù)字存儲,變?nèi)荻O管和RF振蕩器電路.

經(jīng)過精心加工,性能相當于或在某些情況下甚至優(yōu)于傳統(tǒng)的圓形振蕩器已完成,老化率可以很低,每年達到ppm的一小部分,一個精度低壓差(LDO)穩(wěn)壓器為所有片上電路供電.因為穩(wěn)定必須保持的電壓,以達到所需的頻率穩(wěn)定性,精確的參考電壓來源至關重要.通常將其實現(xiàn)為MOS結構而不是傳統(tǒng)的摻雜結型二極管.一個由于器件的低電壓操作,需要相對高的調(diào)諧靈敏度,并且可能超過50ppm/V,可以低至+2.7Vdc的操作,可以使用用于實現(xiàn)VCXO功能的電子頻率控制,幾個字節(jié)的非專用用戶存儲器對于存儲序列號和其他特征數(shù)據(jù)非常有用改善了自動化.

目前的石英晶振技術發(fā)展以縮小到TCXO的地步,每個TCXO晶振包含溫度補償電路來消除冷,熱對石英晶體諧振器的影響,使其諧振器在一定的寬溫范圍內(nèi)工作,這就是TCXO晶振在形形色色的智能電子產(chǎn)品中靈活應用的關鍵所在,TCXO溫度補償電路使用的是分立芯片制作而成的元器件,使其技術在其它一些主要的晶振企業(yè)單片機上形成一定的類似技術.