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如何為通信設備選擇溫度補償晶體振蕩器
日期：2025-11-04 07:17
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摘要：
如何為通信設備選擇溫度補償晶體振蕩器？我們將晶體振蕩器分為溫度補償晶體振蕩器、 恒溫晶體振蕩器、壓控晶體振蕩器、簡單封裝晶體振蕩器以及頻率控制晶體振蕩器等幾類。而溫度補償晶體振蕩器的應用范圍從我們身邊的移動電話到翱翔太空的人造衛(wèi)星，無處不見它的身影。它與其他幾類晶體振蕩器的特性有相近之處，甚至互相交叉。所以怎樣在相互關聯(lián)的性能指標中選擇合適的晶體振蕩器，就需要好好研究下了。
首先，在選擇一款合適的晶體振蕩器之前，需要先確定目標產(chǎn)品的基本需求，這些需求往往是具體而明確的。比如 輸出頻率從、輸出波形、信號電平、電源電壓以及封裝形式等相關裝配要求。
其次，成本也是促使振蕩器“整體性能”趨于平衡、合理的一個重要因素。成本的概念不僅是包含器件本身的價格，還包括穩(wěn)定度、工作溫度范圍、晶體老化效應、相位噪聲等諸多產(chǎn)品全壽命的使用成本。
普通振蕩器雖然價格低廉，但是使用壽命短、也許在一個產(chǎn)品周期內需要多次更換晶體振蕩器，所以耐用的振蕩器盡管價格比較高，但是不需要經(jīng)常更換，從總體上看更為經(jīng)濟實用。
我們如何為通信設備選擇溫度補償晶體振蕩器？確定振蕩器的穩(wěn)定度有兩種方式，*簡單的方法就是根據(jù)產(chǎn)品可能發(fā)生的情況繪制一副頻率容差的圖線。頻率容差也就是輸出頻率在各種工作條件下的變化范圍。另外一種方法就是規(guī)定溫度范圍和使用壽命。
工作溫度范圍也是怎樣選擇溫度補償晶體振蕩器的一項重要指標。過去很長一段時間，工作溫度范圍這項指標一直都用商業(yè)級、工業(yè)級和**級來表示，他們的溫度范圍分別在（0～70℃、-40～+85℃、-55～+125℃）。通常，在穩(wěn)定性不變的前提下，工作溫度在商業(yè)級范圍之外每上升或下降5℃，相應單個振蕩器的成本就要增加5%～10%。如果按照這個標準，選擇工業(yè)級的振蕩器成本就會上升70%～150%。實際上，工業(yè)級規(guī)定的標準-40～+85℃往往只是出于設計者的習慣。
確定振蕩器的工作溫度范圍還有一個重要指標，就是根據(jù)某個特定的地理區(qū)域制定的?，F(xiàn)在廠商一般都會針對不同區(qū)域設計不同需求的產(chǎn)品。而生產(chǎn)工作溫度范圍盡可能寬的通用產(chǎn)品，各方面的成本會隨之提高，不利于市場的普及。
下面是通信設備的溫度補償晶體振蕩器的穩(wěn)定度與晶體類型的對應關系。
| 工作溫度范圍內的穩(wěn)定度要求 | 典型應用 | 振蕩器類型 |
| ±0.2ppm | 電信傳輸設備的時鐘基準 | OCXO |
| ±0.2～±0.5 ppm | 電信傳輸設備的stratum3時鐘基準 | OCXO，帶模擬集成電路的TCXO |
| ±0.5～±1.0 ppm | **無線電設備，E-911蜂窩***** | 帶模擬集成電路的TCXO |
| ±1.0～±2.5 ppm | 移動無線電設備（應急通信設備） | 帶模擬集成電路的TCXO |
| ±2.5～±10 ppm | 移動電話 | 帶電熱調節(jié)的TCXO |
| ±10～±20 ppm | 傳真機 | TCXO、VCXO、SPXO |
| ＞±20 ppm | 計算機時鐘信號源 | SPXO/XO |
從表中可看出，如果要求穩(wěn)定性由于±0.2ppm，那么就只能選擇OCXO，或者可靠當更昂貴的原子鐘。如果要求穩(wěn)定性介于±0.2～±0.5 ppm之間，并且明確規(guī)定了溫度范圍和輸出頻率，那就可以選擇OCXO或專用集成電路進行溫度補償?shù)腡CXO。
晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。晶體老化會使輸出頻率按照對數(shù)曲線發(fā)生變化。使用10年以上的晶體，其老化速度大約是**年的3倍。我們深圳市晶光華電子可以通過在控制引腳上施加電壓來改善這種情況。另外，其他的一些因素，比如電源電壓、負載變化、相位噪聲和抖動等都影響著振蕩器的穩(wěn)定度。對于一些更高要求的**品和宇航設備的產(chǎn)品而言，不僅在提出振動、沖擊方面有要求，相關壓力變化時的容差、受輻射時的容差等要求往往更多。
晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。晶體老化會使輸出頻率按照對數(shù)曲線發(fā)生變化。使用10年以上的晶體，其老化速度大約是**年的3倍。我們深圳市晶光華電子可以通過在控制引腳上施加電壓來改善這種情況。另外，其他的一些因素，比如電源電壓、負載變化、相位噪聲和抖動等都影響著振蕩器的穩(wěn)定度。對于一些更高要求的**品和宇航設備的產(chǎn)品而言，不僅在提出振動、沖擊方面有要求，相關壓力變化時的容差、受輻射時的容差等要求往往更多。
振蕩器的穩(wěn)定度要求介于±0.2～±20 ppm之間時，就可以選用溫度補償晶體振蕩器了。如果穩(wěn)定度要求較高，那就用應該選擇ASIC即專用集成電路進行溫度補償?shù)腡CXO。對于一些穩(wěn)定要求不是那么嚴格的辦公產(chǎn)品，如傳真機之類，工作溫度范圍通常在0～50℃，就可以選用帶電熱調節(jié)器的TCXO。壓控晶體振蕩器也可以代替溫度補償晶體振蕩器。
壓控晶體振蕩器（VCXO）是簡單封裝晶體振蕩器（SPXO）的一種，它可以通過外部來調節(jié)輸出頻率，用來補償因晶體老化和溫度變化引起的頻率變化。如果它可以與參考信號保持相位同步，并且外部同步信號中斷不影響設備運行，那么就可以用壓控晶體振蕩器代替溫度補償晶體振蕩器。
深圳市晶光華電子有限公司專業(yè)提供在電路應用中*科學的晶振解決方案。我們生產(chǎn)的各種封裝的有源晶振廣泛應用在多種品牌產(chǎn)品上。歡迎廣大用戶致電垂詢。0755-83048260
