溫補振蕩器應(yīng)用

溫補振蕩器(TCXO)是利用附件的溫度補償電路以減少環(huán)境溫度對振蕩頻率的影響。TCXO利用熱敏電阻的溫度敏感性，當溫度變化時，熱敏電阻的阻值和容性負載同時發(fā)生變化，而容性負載的變化會改變振蕩頻率，從而實現(xiàn)的對振蕩頻率的修正。頻率精度和溫度特性遠高于普通振蕩器，比恒溫晶振差，但不需預(yù)熱，功耗低，從而在野外作業(yè)，移動設(shè)備，通訊導(dǎo)航設(shè)備中廣泛應(yīng)用。

溫補晶振振蕩器的發(fā)展

溫補晶振由普通化轉(zhuǎn)換成小型化是一個過程,在近十幾年中得到穩(wěn)定長足發(fā)展，其中在精密TCXO的研究開發(fā)與生產(chǎn)方面，日本居主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達20 以上，目前的主流的產(chǎn)品降至0.4 ，超小型化的TCXO器件體積僅為0.27。

在30年中，TCXO的體積縮小了50余倍乃至100倍。日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生產(chǎn)的表面貼裝TCXO厚度由4mm降至2mm，在振蕩啟動4ms后即可達到額定振蕩幅度的90%。金石（KSS）集團生產(chǎn)的TCXO頻率范圍為2～80MHz，溫度從－10℃到60℃變化時的穩(wěn)定度為±1ppm或±2ppm；數(shù)字式TCXO的頻率覆蓋范圍為0.2～90MHz，頻率穩(wěn)定度為±0.1ppm（－30℃～ 85℃）。日本東澤通信機生產(chǎn)的TCO－935/937型片式直接溫補型TCXO晶振，頻率溫度特性（點頻15.36MHz）為±1ppm/－20～ 70℃，在5V±5%的電源電壓下的頻率電壓特性為±0.3ppm，輸出正弦波波形（幅值為1VPP），電流損耗不足2mA，體積1 ，重量僅為1g。PiezoTechnology生產(chǎn)的X3080型TCXO采用表面貼裝和穿孔兩種封裝，正弦波或邏輯輸出，在－55℃～85℃范圍內(nèi)能達到±0.25～±1ppm的精度。

溫補振蕩器工作的原理

首先了解晶體的數(shù)學(xué)模型,用負阻的方法分析了石英晶體振蕩器的起振原理以及補償方法,設(shè)計了數(shù)字電容陣列可調(diào)頻率晶體振蕩電路,實現(xiàn)了頻率簡單可控.帶隙測溫電路采用了LDO供電和cascode結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了輸出溫度電壓具有高抑制比和準確性.模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采用了12位逐次逼近型電路,結(jié)構(gòu)簡單精度適中.LDO為測溫電路提供了穩(wěn)定的工作電源保證了輸出信號的穩(wěn)定,通過間斷性地工作實現(xiàn)整個系統(tǒng)的低功耗. 隨著CMOS技術(shù)的發(fā)展,上述的各種電路都可以集成在一塊芯片里面.本文基于集成電路設(shè)計工具Cadence的軟件環(huán)境,和SMIC的0.35um工藝,設(shè)計了以上電路,并得到了結(jié)果,驗證了本設(shè)計的可行性.