OCXO可提供任何晶体振荡器的最高稳定性.恒温控制晶体振荡器能够提供极高的温度稳定性.使用恒温控制的烤箱将其温度保持在周围温度以上并因此保持恒定温度,OCXO晶振是一个非常稳定的信号源.OCXO从术语OvenC控制晶体(Xtal)Oscillators获得缩写.
OCXO通常采用高容差石英晶体谐振器设计,符合最高标准.鉴于额外的烤箱硬件和高耐受性晶体,它们比其他形式的晶体振荡器昂贵得多.他们一个与许多其他基于晶体的产品一样,OCXO可提供各种封装和封装类型.还需要考虑性能水平和成本,因为这些也会有很大差异.
石英晶体频率稳定
石英晶体谐振器的谐振频率随频率而变化,即使它们与其他LC谐振电路相比相对较小等.
变化程度很大程度上取决于制造过程中切割晶体的方式.空白平面相对于原始晶体轴的角度决定了它的许多特性.这些包括振动模式,压电效应的程度-即其活动,当然还有温度稳定性.
被称为AT切割的晶体切割用于许多通用应用,因为它在许多室温应用中表现出良好的温度稳定性,因为其轮廓在20℃附近显示出低的变化.
石英晶体谐振器温度频率曲线(AT切割晶体)
由于大多数晶体炉都在远高于20°C的温度下运行,因此AT切割晶体不适合用于恒温槽控制振荡器应用.
在20世纪70年代,开发了包括SC切割在内的其他切割.这种应力补偿,SC,石英晶体切割对机械和热应力不太敏感,使其具有更适合OCXO操作的性能.除此之外,它具有较低的温度转折点,LTTP具有非常浅的斜率,在70到85°C的范围内,许多OCXO运行.斜率浅的原因是感染温度在90℃的范围内,而在AT切割晶振的情况下是25℃.
最近又开发了另一种称为IT切割的切割.这克服了LTTP接近拐点温度的要求的问题.为了解决这个问题,IT切割的温度上限转折点在85到105°C之间.然而,它并不完全理想,因为它不能提供SC切割的较低水平的机械应力敏感性.
OCXO,TCXO稳定性比较
不同的应用程序需要不同级别的性能.在某些情况下,单独的晶体振荡器可能是令人满意的,而对于其他应用,可能需要温度补偿晶振.对于最高规格要求,可能需要一个恒温控制振荡器.
OCXO基础知识
尽管如此,有时仍需要确保更好的稳定性.这可以通过将晶体放置在具有恒温控制加热器的隔热容器中来实现.通过将晶体加热到高于电子设备中通常遇到的温度,可以将晶体的温度保持在恒定温度.这导致更高程度的温度稳定性.此外,OCXO中的晶体将被切割,以确保其温度稳定性针对内部工作温度进行优化.
通常,晶体炉的内部温度在75°C或可能85°C的温度下运行.
温度需要高于可能遇到的最高温度,否则温度控制将不起作用.
OCXO晶振的典型规格可能是每摄氏度±0.05x10-8(0.05ppm),而非烤箱控制的振荡器可能比较差10到100倍.由于振荡器组件还将包含缓冲电路以及电源电压调节,因此振荡器的其他特性也应该是良好的.通常情况下,预计频率稳定性每天约为±5x10-9(0.005ppm),每年为±5x10-7(0.5ppm),电源电压变化为5％时为1x10-7.所有这些都远远好于简单的晶体振荡器.
为了确保保持最佳的整体精度,可能需要对抗诸如晶体本身老化的元件,定期校准OCXO.典型的校准周期可以是六个月到一年的量级,但实际周期将取决于OCXO本身以及使用它的应用的要求.
OCXO一般考虑因素
与其他形式的石英晶体振荡器相比,OCXO可提供更高水平的性能.但是,在选择使用时需要考虑许多要点.下面概述了一些优点,缺点和其他考虑因素:
OCXO的优点:
温度稳定性:鉴于使用温控烘箱,OCXO的温度稳定性比TCXO和普通晶体振荡器的温度稳定性要好得多.
频率精度:由于OCXO的温度稳定性远远优于其他形式的晶体振荡器,因此将提高的温度稳定性与高精度晶振相匹配是有意义的,以确保高水平的基本精度.
整体性能:由于OCXO的温度稳定性得到改善,增加了设备(烤箱和附加电路以及机械产品)的额外成本,因此通常可以提高整体性能以匹配改善的温度稳定性.
OCXO的缺点:
成本:鉴于所需的额外电路和机械产品以及更高性能的晶体,OCXO通常不是低成本产品.一些高性能型号可能要花费100美元或更多.
尺寸:OCXO的物理尺寸远大于简单的晶体振荡器.它们不仅需要结合晶体振荡器本身,还需要加热器,控制电路和晶体振荡器周围的绝热层.
功耗:OCXO中加热器的电源可能非常耗电.有些单位可能需要放大器等等.随着OCXO内部温度的升高和需要的热量减少,这个数字会减少.可以想象,温度是恒温控制的.
独立电源:OCXO加热器通常从不同的电源运行到振荡器.它不需要相同级别的调节,实际上振荡器最有可能有自己的调节器来消除可能出现在电源线上的任何杂散噪声和RF,从而降低OCXO的性能.
OCXO,烤箱控制晶体振荡器非常适合在晶体振荡器需要高稳定性和高性能的情况下使用.OCXO通常用作需要高精度和温度稳定性的各种设备的信号参考.显然这是有代价的,但是在需要性能的地方,需要OCXO.
