恒温晶体振荡器

振荡器类别

恒温晶体振荡器简称恒温晶振，英文简称为OCXO（Oven Controlled Crystal Oscillator）,是利用恒温槽使晶体振荡器中石英晶体谐振器的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。OCXO是由恒温槽控制电路和振荡器电路构成的。通常人们是利用热敏电阻“电桥”构成的差动串联放大器，来实现温度控制。

应用领域

（1）军事和宇航领域：通讯导航、敌我识别器、雷达、传感器、制导系统、引信、电子战、声纳；

（2）科研与计量：原子钟、测量设备、遥测、遥感、遥控；

（3）工业领域：通讯、电信、移动/蜂窝/便携式终端、航空、航海、导航、仪器仪表、计算机、数字设备、显示器、磁盘驱动器、调制解调器、标识/认证系统、传感器；

（4）消费领域：手表与时钟、蜂窝与无绳电话机、普通电话机、呼叫器、音响设备、有线电视系统与电视机、PC、摄象机、业余无线电器材、玩具、医用装置与设备；

（5）汽车领域：引擎控制，立体声音响时钟，传感器，驾控计算机，GPS应用。

3 恒温晶体振荡器专业术语

（1）频率准确度：按规定条件要求，在基准温度下测试，晶体振荡器的频率相对于其规定标称值的最大允许偏差，即（f-f0）/f0；

（2）频率－温度稳定度：按规定条件要求，在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值，即±（fmax-fmin）/（fmax+fmin）；

（3）频率老化：晶体振荡器输出频率随时间的变化，通常用某一时间间隔的频率来量度。如0至30天的总变化或1年内的预定总频率变化等；

（4）工作温度范围：振荡器能正常工作。其频率及其他性能均不超过规定的允许偏差的温度范围；

（5）稳定时间：振荡器从初始加电到稳定工作在规定极限值所需要的时间；

（6）相位噪声：是指信号功率与噪声功率的比率（C/N），是表征频率颤抖的技术指标。在对预期信号既定补偿处，以1Hz带宽为单位来测量相位噪声；

（7）频谱纯度：频率稳定度的一种频域量度，它通常用信号边带的噪声功率谱中每赫兹带宽的噪声功率相对于总信号功率的分贝数来表示；

（8）谐波失真：用不希望的信号频谱分量与有用信号频率的谐波关系描述的非线形失真；

（9）再现性：振荡器经过规定的时间间隔，再加电一段时间后返回原来频率的能力；

（10）输出功率：施加规定电压和规定负载下，振荡器消耗的电能，用电压与消耗电流的积表示；

（11）输出电压（正弦波）：施加规定的电压和负载，在规定的时间内达到稳定后，用RF表测得的有效值或用示波器测量电压峰-峰值后换算的有效值。

参数

1、频率准确度：按规定条件要求，在基准温度下测试，晶体振荡器的频率相对于其规定标称值的最大允许偏差，即（f-f0）/f0；

2、频率－温度稳定度：按规定条件要求，在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值，即±（fmax-fmin）/（fmax+fmin）；

3、频率老化：晶体振荡器输出频率随时间的变化，通常用某一时间间隔的频率来量度。如0至30天的总变化或1年内的预定总频率变化等；

4、工作温度范围：振荡器能正常工作。其频率及其他性能均不超过规定的允许偏差的温度范围；

5、稳定时间：振荡器从初始加电到稳定工作在规定极限值所需要的时间；

6、相位噪声：是指信号功率和噪声功率的比率（C/N），是表征频率颤抖的技术指标。在对预期信号既定补偿处，以1Hz带宽为单位来测量相位噪声；

7、频谱纯度：频率稳定度的一种频域量度，它通常用信号边带的噪声功率谱中每赫兹带宽的噪声功率相对于总信号功率的分贝数来表示；

8、谐波失真：用不希望的信号频谱分量和有用信号频率的谐波关系描述的非线形失真；

9、再现性：振荡器经过规定的时间间隔，再加电一段时间后返回原来频率的能力；

10、输出功率：施加规定电压和规定负载下，振荡器消耗的电能，用电压和消耗电流的积表示；

11、输出电压（正弦波）：施加规定的电压和负载，在规定的时间内达到稳定后，用RF表测得的有效值或用示波器测量电压峰-峰值后换算的有效值。

发展趋势

1、小型化、薄片化和片式化：为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求，石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。例如TCXO这类器件的体积缩小了30～100倍。采用SMD封装的TCXO厚度不足2mm，5×3mm尺寸的器件已经上市。

2、高精度和高稳定度，无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm，VCXO的频率稳定度在10～7℃范围内一般可达±20～100ppm，而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。

3、低噪声，高频化，在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的，相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善。除VCXO外，其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MHz。例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振荡器，其频率为650～1700MHz，电源电压2.2～3.3V，工作电流8～10mA。

4、低作用，快速启动，低电压工作，低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。电源电压一般为3.3V。许多TCXO和VCXO产品，电流损耗不超过2mA。石英晶体振荡器的快速启动技术也取得突破性进展。例如日本精工生产的VG―2320SC型VCXO，在±0.1ppm规定值范围条件下，频率稳定时间小于4ms。日本东京陶瓷公司生产的SMDTCXO，在振荡启动4ms后则可达到额定值的90[%]。OAK公司的10～25MHz的OCXO产品，在预热5分钟后，则能达到±0.01ppm的稳定度。

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