20世纪70年代后期实现了的微型TCXO补偿系统技术的进步
自石英晶体问世以来,各大晶振厂家不断追求提高温度稳定性,当第一批晶体振荡器建于20世纪20年代时,唯一能展现的晶体就是温度性能差,AT切割晶体是迈向制造的温度补偿重要的一步,直到20世纪40年代中期晶体的老化与温度特性得到了改善,但是包装的不良和晶圆的设计缺陷使其具有严重的活动倾角和耦合.到20世纪70年代后期才实现了TCXO晶振集成电路技术的进步使得实现补偿系统变得切实可行.
热敏电阻/电阻TCXO一直是主流晶体振荡器温度补偿50年,通过一个或多个热敏电阻的网络取消电压控制的频率与温度的变化石英晶体振荡器,随着负温度的提高系数热敏电阻使其成为可能补偿晶体的精度更高,在1961年补偿比就更大了超过100比1,可以补偿40ppm的温度达到0.4 ppm的水平,如今实现优于0.5 ppm的稳定性也需要多次使用至少三个热敏电阻进行温度运行和重复网络调整.一些尝试使用电阻调整或热敏电阻灵敏度的数字调整自动完成补偿过程已经取得了一定的成功.
随着大规模集成的能力不断扩大,可以包括更多的温度补偿到单个IC所需的功能.这导致了当前这一代ASIC允许构建仅具有两个组件的精密模拟TCXO:ASIC加上石英晶体.为TCXO应用而出现的最新器件是结合精度的复杂的大规模IC模拟功能,非易失性数字存储,变容二极管和RF振荡器电路.
经过精心加工,性能相当于或在某些情况下甚至优于传统的圆形振荡器已完成,老化率可以很低,每年达到ppm的一小部分,一个精度低压差(LDO)稳压器为所有片上电路供电.因为稳定必须保持的电压,以达到所需的频率稳定性,精确的参考电压来源至关重要.通常将其实现为MOS结构而不是传统的掺杂结型二极管.一个由于器件的低电压操作,需要相对高的调谐灵敏度,并且可能超过50ppm/V,可以低至+2.7Vdc的操作,可以使用用于实现VCXO功能的电子频率控制,几个字节的非专用用户存储器对于存储序列号和其他特征数据非常有用改善了自动化.
目前的石英晶振技术发展以缩小到TCXO的地步,每个TCXO晶振包含温度补偿电路来消除冷,热对石英晶体谐振器的影响,使其谐振器在一定的宽温范围内工作,这就是TCXO晶振在形形色色的智能电子产品中灵活应用的关键所在,TCXO温度补偿电路使用的是分立芯片制作而成的元器件,使其技术在其它一些主要的晶振企业单片机上形成一定的类似技术.
