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揭秘OCXO晶振的優缺點和穩定性
隨著近年來OCXO振蕩器在市場上的需求量越來越大,引發許多人對OCXO的好奇心,在大多數人的印象里,恒溫晶體振蕩器是一種體積大,看起來笨重的,但性能和成本極高的頻率控制元器件.甚至有人認為OCXO比較神秘,因為了解的人很少,對晶振不熟悉的甚至可能不知道有這種振蕩器,始終保留著一層神秘感.OCXO晶振的制造工藝確實會更復雜,因為它的性能作用非常高,要求比較高的高端產品大部分都需要用到,目前海外許多制造商也正在加緊研發,縮小OCXO尺寸的技術,而且發展還算順利.
無論如何,OCXO到底是什么?有什么好處?什么時候應該在電子系統設計中使用?這篇問題以及更多內容將在本文中得到解答.不,OCXO不代表八達通'指揮木琴管弦樂隊,如果這是你的想法.OCXO實際上代表Oven Controlled Crystal(Xtal)振蕩器.OCXO是功耗最高的石英晶體振蕩器.其他類型的石英晶體振蕩器包括TCXO晶振,VCXO晶振和普通的XO晶振.
OCXO振蕩器的工作原理(和優點)
將精細調節的石英晶體(達到特定的中心頻率)放置在類似烤箱的裝置中.該烤箱經過高精度加熱和控制,溫度與上轉折點頻率與溫度相匹配.烤箱的全部原因(并保持溫度在翻轉溫度下)是為了保護石英晶振免受外部溫度變化的影響.這些外部溫度變化會導致石英晶體偏離其所需的中心頻率.
在OCXO內部切割石英晶體的方式也會影響其性能.石英晶體被切割成”AT切割”或”SC切割”.SC切割的主要優點是它提供了整體更好的頻率穩定性.這是因為SC切割對動態溫度變化缺乏瞬態響應,這是由于缺乏應力敏感性.與未經烘烤的石英晶體相比,OCXO的頻率與溫度穩定性相比可提高約100倍.OCXO以提供卓越的短期穩定性而聞名.
OCXO振蕩器的穩定性如何?
下表列出了從最穩定到最不穩定的常見振蕩器/原子鐘的穩定性等級.
|
穩定性 |
類型 |
相對準確度 |
|
最高 |
銫原子鐘 |
1x10-13 |
|
高 |
銣原子鐘 |
1x10-11 |
|
中間 |
OCXO |
1x10-9 |
|
低 |
TCXO |
1x10-7 |
|
最低 |
XO |
1x10-4 |
正如您所看到的,當涉及到普通石英晶體振蕩器和時鐘的穩定性時,OCXO正處于中間位置.但是,原子鐘包含OCXO很常見.這允許原子鐘提供良好的長期和短期穩定性.僅原子鐘通常僅提供更長期的穩定性.將OCXO與原子鐘配對可以提供出色的頻率參考解決方案.
OCXO振蕩器的最大缺點
正如我們之前提到的,更高的功耗是OCXO的主要缺點之一.這種缺點通常使OCXO不適合電池應用.此外,OCXO在上電后達到指定的溫度范圍之前需要幾分鐘的顯著預熱時間.這與XO和TCXO不同,XO有源晶振和TCXO可以在啟動時立即達到其指定的頻率穩定性.在啟動/預熱期間,OCXO的功耗當然更高,但在達到穩定運行狀態時緩慢穩定.OCXO數據表中通常列出預熱和穩態功耗.值得注意的是,OCXO功耗與外部溫度成反比.
說到溫度.....如果OCXO的外部溫度超過最高工作溫度會怎樣?那么,烤箱的調節變得無效.OCXO的內部功耗要求石英晶體的溫度略高于最高工作溫度.因此,如果發生這種情況,OCXO將依靠晶體本身的溫度穩定性.很多時候,OCXO與具有更高精度的時鐘同步.這種連接通常有兩種操作狀態:
1.同步狀態
2.保持狀態
當時鐘和OCXO在系統中解鎖時,系統切換到保持狀態.在這種情況下,系統需要依賴于OCXO的內部性能.在此期間保持穩定取決于許多因素,但主要貢獻者是長期穩定性(老化)和溫度依賴性.一個很好的例子是衛星接收器(如GPS,GLONASS,GALILEO或BEIDOU)通過輸出每秒1個脈沖(PPS)來訓練OCXO晶振.然后,該PPS將OCXO轉向同步.如果衛星系統保持鎖定狀態,網絡中的所有時鐘都可以實現很好的長期穩定性(通常為1x10-12).但如果系統在任何時間段內解鎖,OCXO將幫助在停機期間保持連接/通信.
以上資料均由Bliley Technologies,Inc.公司提供,金洛鑫電子整理編輯并分享出來,Bliley晶振是美國早期開始從事石英晶振開發,生產和銷售的制造商,有著幾十年的歷史.在制造OCXO晶振方面,Bliley公司是行業里的翹楚,規模也做得比較大,無論是資質,品質,口碑,影響力還是用戶的信任度,都不遜于任何一家專業的晶振廠家.金洛鑫電子可為廣大新老用戶提供Bliley石英晶體,振蕩器原廠原裝正品,并支持樣品,技術和售后等服務.咨詢熱線0755-27837162.
